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MARIA ELIEIDY GOMES DE OLIVEIRA
QUEIJO DE COALHO CAPRINO ADICIONADO DE
BACTÉRIAS LÁTICAS: ELABORAÇÃO,
CARACTERIZAÇÃO E AVALIAÇÃO IN VITRO DE
POTENCIAL PROBIÓTICO
RECIFE/PE
2013
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Maria Elieidy Gomes de Oliveira
Queijo de coalho caprino adicionado de bactérias láticas:
elaboração, caracterização e avaliação in vitro de potencial
probiótico
Tese apresentada ao Programa de PósGraduação em Nutrição do Centro de
Ciências da Saúde da Universidade
Federal de Pernambuco, para obtenção do
título de Doutor em Nutrição.
Orientador: Profº Dro Evandro Leite de
Souza
Co-orientadora: Profa Dra Rita de Cássia
Ramos do Egypto Queiroga
Recife/PE
2013
Catalogação na publicação
Bibliotecária: Gláucia Cândida, CRB4-1662
O48q
Oliveira, Maria Elieidy Gomes de.
Queijo de coalho caprino adicionado de bactérias lécticas: elaboração,
caracterização e avaliação in vitro de potencial probiótico / Maria Elieidy
Gomes de Oliveira. – Recife: O autor, 2013.
152 folhas : il. ;30 cm.
Orientador: Evandro Leite de Souza.
Tese (doutorado) – Universidade Federal de Pernambuco, CCS.
Programa de Pós-Graduação em Nutrição, 2013.
Inclui bibliografia, apêndices e anexos.
1. Caprino Criação. 2. Derivados do leite. 3. Alimento Funcional. 4.
Probiótico. I. Souza, Evandro Leite de (Orientador). II. Título.
612.3
CDD (23.ed.)
UFPE (CCS2013-043 )
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Maria Elieidy Gomes de Oliveira
Queijo de coalho caprino adicionado de bactérias láticas: elaboração,
caracterização e avaliação in vitro de potencial probiótico
Tese aprovada em: 28 de fevereiro de 2013.
BANCA EXAMINADORA
Profª Drª Rita de Cássia Ramos do Egypto Queiroga
(DN/CCS – Universidade Federal da Paraíba)
Profª Drª Marciane Magnani
(DEA/CT – Universidade Federal da Paraíba)
Profª Drª Roberta de Albuquerque Bento
(DN/CAV – Universidade Federal de Pernambuco)
Profª Drª Elizabeth do Nascimento
(DN/CCS – Universidade Federal de Pernambuco)
Profª Drª Margarida Angélica da Silva Vasconcelos
(DN/CCS – Universidade Federal de Pernambuco)
Recife/PE
2013
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A Deus, por cada etapa vencida!
Aos meus pais, em especial a minha mãe,
Eliete, por todo o amor, dedicação, apoio,
incentivo e paciência.
Ao meu irmão amado, Eurialys, motivo de
alegria e força no meu dia a dia.
A todos aqueles que passaram em minha
vida e deixaram um pouco de si e levaram
um pouquinho de mim.
Dedico.
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AGRADECIMENTOS
A Deus, pelo dom da vida. Agradeço e enalteço por ter me conduzido e me dado
forças durante este período e por todas as etapas e obstáculos vencidos.
A meus pais, Eliete e Arnaud, por tudo que representam para mim. A minha mãe
agradeço pelo amor incondicional, dedicação, preocupação, apoio, incentivo e paciência. Ao
meu pai, pela dedicação em me instruir e pelos bons conselhos dados a mim.
Ao meu amado irmão e cunhada querida, Eurialys e Karoll, pelo companheirismo,
carinho, atenção, alegrias compartilhadas e por tudo que já vivemos juntos.
A todos os meus familiares que de alguma forma contribuíram para que eu chegasse
até aqui. Meu muito obrigada!
A minha “segunda família”, Sr. Genival e D. Helenira (pais de coração), Eduardo e
Paulo Henrique (irmãos para uma vida toda), pois como já dizia Shakespeare “Com o tempo
aprendes que verdadeiras amizades continuam a crescer mesmo a longas distâncias. E o que
importa não é o que tens na vida, mas quem tens na vida. E que bons amigos são a família
que permitirmos escolher”. E eu escolhi vocês! Obrigada por tudo que representam para mim,
pela amizade, pelo carinho, apoio, incentivo, torcida, conselhos, alegrias outrora
compartilhadas. Meus sinceros agradecimentos.
Ao meu orientador, Profº Drº Evandro Leite de Souza, por ter acreditado em mim e ter
me aceitado como sua orientanda, pelos valiosos ensinamentos e direcionamentos, pelo
exemplo de profissional responsável, compromissado e dedicado que sempre foi para todos
nós, pela paciência, oportunidade, confiança, orientação e disponibilidade sempre quando
solicitado.
À minha co-orientadora e “mãe amiga”, Profª Drª Rita de Cássia Ramos do Egypto
Queiroga, pelo seu exemplo de profissionalismo e, acima de tudo, de pessoa, pelas
orientações, pelos conselhos, apoio, incentivo, vitórias alcançadas, alegrias compartilhadas,
amizade, confiança... Nossa história iniciou-se há um tempinho atrás, ainda como técnica
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responsável pelo Laboratório de Bromatologia/UFPB. Iniciava-se ali uma história de
cumplicidade, admiração, carinho e muito respeito. Obrigada por ter me proporcionado a
oportunidade de obter tantos aprendizados, tantas conquistas e imensas alegrias. Espero poder
continuar sempre ao seu lado!
À minha “irmã amiga” e tão essencial ao desenvolvimento deste trabalho, Estefânia
Fernandes Garcia, por toda sua dedicação, empenho, colaboração nos ensaios laboratoriais,
compreensão, atenção, conselhos e apoio em tudo. Você foi “minhas mãos” e “meus pés”
quando eu mais precisei. Foi meu ombro amigo em todos os sentidos. Só você sabe como foi
difícil chegar aqui, porque você viveu tudo isso comigo... tudo mesmo. Não tenho palavras
que cheguem perto da dimensão da minha gratidão por ti, amiga. Sem você eu não teria
conseguido. Meu muito obrigada!
À Tayanna Bernardo e Suênia Félix, pela amizade, companheirismo e colaboração na
execução desta pesquisa.
Em especial à responsável por eu chegar até aqui, professora Drª Maria Lúcia da
Conceição, pois foi quem primeiro me acolheu na graduação, e me deu esse imenso privilégio
de conhecer a pesquisa científica e que me mostrou esse mundo que tanto amo hoje: O
Laboratório. Pelo exemplo de humildade, dignidade, dedicação, inteligência, garra e
perseverança. Amiga fiel e companheira, obrigada por todas as oportunidades, conselhos,
ensinamentos, alegrias, incentivo e apoio. Pelas instruções e auxílio nos ensaios
microbiológicos in vitro e por abrir as portas do Laboratório de Microbiologia de Alimentos
(DN/CCS/UFPB), me fazendo sentir em casa. Você faz parte desta história.
À Coordenadora do Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de
Alimentos (UFPB), profa. PhD Marta Suely Madruga, pela disponibilidade, apoio, valiosas
instruções e sugestões para o meu trabalho. Pela abertura concedida para utilização do
Laboratório de Análise Química de Alimentos (LAQA) e Laboratório de Ácidos Graxos
(LAG). Muito obrigada!
À professora Drª Roberta de Albuquerque Bento, por toda atenção sempre dispensada
e por vir me acompanhando desde a qualificação do meu projeto. Por todo seu empenho em
sempre melhorar o trabalho, pelas valiosas considerações e correções. Muito obrigada!
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Às componentes da minha banca examinadora, professoras Drª Marciane Magnani,
Drª Margarida Angélica e Drª Elizabeth do Nascimento, pelas valiosas considerações e
correções para o enriquecimento e aperfeiçoamento da tese.
A Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), em especial ao Programa de PósGraduação em Nutrição, nas pessoas da ex-coordenadora, professora Drª Monica Osório, e
atual coordenador, professor Drº Raul Manhães, pela oportunidade concedida para a
realização do Doutorado. Agradeço a todos os professores pelos ensinamentos essenciais e às
funcionárias Cecília Arruda e Neci Nascimento, por toda gentileza, atenção e disponibilidade
sempre quando solicitadas. Agradeço em especial à professora Tânia Stamford que para mim
sempre foi um exemplo de pessoa digna, sábia, responsável, dedicada, comprometida com a
ciência de uma maneira muito bela e difícil de ver nos dias de hoje. Obrigada por ser um
exemplo para todos nós, professora!
Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e ao
Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA), pelo apoio financeiro na
realização desta pesquisa.
Aos amigos da pós-graduação Marina, Marcos, Raquel, Rafael, Simone e em especial
a Jailane e Juliana, pela amizade, ajudas mútuas, torcida, apoio, incentivo, enfim, por tudo que
vivemos e sobrevivemos nesta fase de nossas vidas.
Agradeço em especial a duas amigas que para mim são como irmãs, a Juliana Késsia,
por ter me acolhido literalmente quando cheguei a UFCG em Cuité/PB. Por toda sua amizade,
cumplicidade, respeito, atenção, companheirismo e conselhos. Amiga, você é para mim um
exemplo de força, garra e determinação. Obrigada por tudo! À Ingrid Dantas, minha “Bárbie”
especial. Nas horas de aflição, de desânimo, em que achamos que já não temos mais forças e
nem sabemos o caminho certo para seguir, Deus nos envia anjos que iluminam os nossos
caminhos. E você, amiga, é e sempre foi esse Anjo em minha vida. Obrigada por ter me feito
acreditar que eu seria capaz de ultrapassar todas as barreiras e por ter me ajudado nos
momentos mais difíceis dessa trajetória. A minha gratidão por você é imensa e nada do que eu
fale dimensionará o meu carinho e admiração por você. Muito obrigada!
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Aos funcionários e amigos dos Laboratórios de Bromatologia e Microbiologia de
Alimentos da UFPB, Sr. Heronides e D. Salete, pelos sorrisos arrancados de meu rosto em
bate papos descontraídos sempre quando era possível, pela atenção, dedicação e apoio quando
precisei.
À Heloisa Ângelo, Náthalee Cavalcanti, Meiryéle Nazaré, Rafaela Beltrão, Mônica
Lima, Tamires Machado, Otaviana Tabosa, Mayra Cavalcanti, Arthur da Gama, José Gomes,
Felipe Almeida, Gabrielle Ferreira, Ilsa Barbosa, Ertha Janine, Mércia Galvão, Bárbara
Nascimento, Mayara Barbosa, Quênia Gramile, Taiz Siqueira, Gustavo Ravy, André Luiz,
Yasmim Régis, Suéllen Matias, Renata Marinho, Rayssa Bezerril, Geíza Alves e Ítala
Viviane, amigos especiais de ontem, hoje e para sempre, pela amizade, carinho, atenção,
preocupação, ajuda, alegrias vividas, incentivo e apoio. Por tudo que já vivemos juntos, meu
muito obrigada.
Aos amigos dos Laboratórios de Microbiologia de Alimentos e Bromatologia (UFPB),
Nelson Justino, Ana Caroliny, Camila Veríssimo, Nereide Serafim, Jossana Sousa, Priscila
Dinah, Eryka Alves, Neusa Lygia, Isabelle Luz, Adassa Gama, Larissa Lima, Andreza
Moraes, Francisco Cesino, Jacieny Janne, Amanda Marília, Heloisa Almeida, Karla Kalígia,
Fabícia França, Francyeli Araújo, Mayara Sabedot e Ana Sansha, pela amizade, ajudas
mútuas, torcida, apoio, incentivo, por tudo que vivemos nestes ambientes nesta fase de nossas
vidas.
Aos colegas de trabalho da UFCG: Vanille Pessoa, Poliana Palmeira, Jefferson
Carneiro, Ana Paula, Flavia Negromonte, Karis Guimarães, Anna Ferla, Camila Carolina,
Júlia Beatriz e Maria Emília; e em especial às amigas amadas Nilcimelly Rodrigues, Marília
Frazão, Carolina Gondim e Janaína Dantas, pela amizade, incentivo, torcida, alegrias
compartilhadas e conquistas alcançadas juntas.
À professora Evelise Andreatta Monzani Perna, da Faculdade de Jaguariúna – FAJ/SP,
pela gentileza e atenção sempre dispensada em me dar as melhores orientações quanto à
realização da análise de Índice Proteolítico.
A todos que de alguma forma contribuíram para a realização deste trabalho, aqui fica o
meu agradecimento.
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"Seja você quem for, seja qual for a posição social que você
tenha na vida, a mais alta ou a mais baixa, tenha sempre como meta
muita força, muita determinação e sempre faça tudo com muito amor e
com muita fé em Deus, que um dia você chega lá. De alguma maneira
você chega lá."
Ayrton Senna
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RESUMO
O queijo coalho é um queijo semiduro amplamente consumido na região Nordeste do Brasil.
Sua produção envolve tradicionalmente o uso de coalho, sendo que adição de culturas
probióticas neste tipo de matriz alimentar pode ser uma alternativa para atender a crescente
demanda por novos produtos alimentícios com propriedades funcionais. O presente estudo foi
desenvolvido com o objetivo de elaborar e caracterizar os aspectos físico-químicos,
tecnológicos, microbiológicos, sensoriais e o potencial probiótico de queijo tipo coalho
caprino, durante o armazenamento refrigerado de 21 dias. O efeito da adição de culturas
láticas isoladas e em co-cultura sobre as características de qualidade dos queijos foi avaliado
nos tempos 1, 7, 14 e 21 dias, considerando os seguintes tratamentos T1: queijo adicionado de
Lactococcus lactis subsp. lactis e Lactococcus lactis subsp. cremoris (queijo padrão); T2:
queijo adicionado de Lactobacillus acidophilus; T3: queijo adicionado de Lactobacillus
paracasei; T4: queijo adicionado de Bifidobacterium lactis e T5: queijo adicionado da cocultura de todas as cepas probióticas testadas. Os efeitos de proteção da matriz constituída
pelo queijo sobre a viabilidade das bactérias probióticas testadas, quando aplicadas
isoladamente, foi avaliado em condições gastrointestinais simuladas: boca (solução de saliva
artificial), esôfago-estômago (suco gástrico artificial), duodeno (suco intestinal artificial) e
íleo. Ainda, foi avaliada a efeito inibitório das bactérias probióticas frente às bactérias
patogênicas S. aureus e L. monocytogenes adicionadas quando inoculadas conjuntamente ao
queijo. Todos os queijos elaborados apresentaram elevada luminosidade (L*), com
predomínio da cor amarela (b*). As características físico-químicas (umidade, extrato seco
total, lactose e acidez em ácido lático), de textura instrumental e o índice de proteólise
variaram entre os tratamentos empregados para produção dos queijos, sendo que aqueles
elaborados com culturas probióticas (T2, T3, T4 e T5) apresentaram maior aceitação que o
queijo padrão (T1). As contagens de bactérias ácido láticas foram superiores a 107 UFC/g nos
queijos durante todo o período estudado. Ao final do ensaio de digestão em condições
simuladas foi observada uma redução (p < 0,05) nas contagens de todas as cepas probióticas
testadas (5,5 – 6,0 log UFC/g). Nos ensaios de efeito inibitório foi observado que L. paracasei
e B. lactis reduziram o crescimento de S. aureus e L. monocytogenes inoculados no queijo
coalho. Os resultados do presente estudo evidenciam que a adição de L. acidophilus, L.
paracasei e B. lactis não afeta negativamente as características próprias do queijo coalho
caprino, permanecendo viáveis ao longo do armazenamento refrigerado por 21 dias. Pode-se
inferir que o queijo coalho caprino pode ser um bom carreador destas cepas probióticas e,
particularmente, L. paracasei e B. lactis poderiam ser utilizados como culturas protetoras para
retardar o crescimento de S. aureus e L. monocytogenes neste tipo de queijo, aumentando a
segurança e vida de prateleira do produto.
Palavras-chave: caprinocultura. derivados lácteos. alimentos funcionais. micro-organismos
probióticos. condições gastrointestinais. efeito antibacteriano.
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ABSTRACT
The coalho cheese is a semi-hard cheese widely consumed in Northeast Brazil. Its production
involves the use of traditional rennet and the addition of probiotic cultures, and this type of
food matrix may be an alternative to meet the growing demand for new functional products.
This study was developed with the objective to manufacture and characterize the physicochemical, technological, microbiological, sensory and potential probiotic properties of coalho
goat cheeses, during refrigerated storage for 21 days. The effect of adding lactic cultures
alone and in co-culture on the quality of the cheeses were evaluated at 1, 7, 14 and 21 days,
considering the following T1: cheese added of Lactococcus lactis subsp. lactis and
Lactococcus lactis subsp. cremoris (standard cheese), T2: cheese added of Lactobacillus
acidophilus; T3: cheese added of Lactobacillus paracasei; T4: cheese added of
Bifidobacterium lactis and T5: cheese added of a co-culture of all probiotic strains tested. The
protective effects of the matrix consisting of the cheese on the viability of the probiotic
bacteria tested, when applied alone, was evaluated in simulated gastrointestinal conditions:
mouth (artificial saliva), esophagus-stomach (artificial gastric juice), duodenal (intestinal juice
artificial) and ileum. Furthermore, the inhibitory effects of probiotic bacteria tested against the
pathogenic bacteria S. aureus and L. monocytogenes in cheese matrix was also evaluated. All
cheeses showed high brightness (L *), with a predominance of yellow color (b *). The
physico-chemical (moisture, total solids, lactose and acidity in lactic acid), instrumental
texture and proteolysis rate ranged among the treatments used for cheese production, and
cheeses made with the probiotic cultures (T2, T3, T4 and T5) presented a higher acceptance
relative to the standard cheese (T1). The lactic acid bacteria counts were greater than 107
CFU/g in cheeses throughout the assessed storage intervals. At the end of the test in simulated
conditions of digestion reductions were observed (p < 0.05) in the counts of all probiotic
strains tested (5.5 to 6.0 log CFU/g). In tests of the inhibitory effect it was observed that L.
paracasei and B. lactis reduced the growth of S. aureus and L. monocytogenes when
inoculated in coalho cheese. The results of this study showed that the addition of L.
acidophilus, L. paracasei and B. lactis did not adversely affect the proper characteristics of
coalho goat cheese, and these bacteria remained viable during cold storage for 21 days. It can
be inferred that the coalho goat cheese can be a good carrier of these probiotic strains and,
particularly, L. paracasei and B. lactis could be used as protective cultures to delay the
growth of S. aureus and L. monocytogenes in this type of cheese, increasing the safety and
shelf life of the product.
Key-words: goat raising. dairy products. functional foods. probiotic microorganisms.
gastrointestinal conditions. antibacterial effect.
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LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 -
Figura 2 -
Figura 3 -
Figura 4 -
Figura 5 -
Coleta e pasteurização do leite: (A) Parte do rebanho de cabras leiteiras da
UFPB – Campus III; (B) Leite caprino embalado; (C)
Pasteurização.......................................................................................................
Materiais para fabricação do queijo e teste do coágulo: (A) Ácido lático; (B)
Cultura liofilizada; (C) Cloreto de cálcio; (D) Coalho; (E) Teste de corte da
coalhada..............................................................................................................
Processamento dos queijos: (A) Corte da massa com lira; (B)
Homogeneização da massa; (C) Retirada de soro; (D) Acondicionamento da
massa em fôrmas perfuradas...............................................................................
Processamento, embalagem e armazenamento: (A) Prensagem; (B) Viragem;
(C) Selamento a vácuo; (D) Queijo de coalho caprino em armazenamento a
10 °C...................................................................................................................
Esquema da análise de capacidade de derretimento...........................................
45
46
46
46
50
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LISTA DE QUADROS
Quadro 1 -
Composição química (%) do leite de cabra e outros animais.....................
Quadro 2 -
Aminoácidos essenciais (g/100g) existente no leite de cabra e no leite de
20
vaca..............................................................................................................
22
Quadro 3 -
Principais aditivos alimentares com potencial funcional............................
33
Quadro 4 -
Condições de processamento utilizadas em cada etapa de digestão
simulada........................................................................................................
53
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SUMÁRIO
1 APRESENTAÇÃO.............................................................................................................
2 PERGUNTA CONDUTORA/HIPÓTESE.......................................................................
3 OBJETIVOS.......................................................................................................................
4 REVISÃO DA LITERATURA.........................................................................................
4.1 CAPRINOCULTURA LEITEIRA E O LEITE CAPRINO.............................................
4.2 QUEIJOS: ASPECTOS GERAIS E TECNOLÓGICOS..................................................
4.3 ALIMENTOS FUNCIONAIS: PROBIÓTICOS..............................................................
4.4 QUEIJOS COMO VEÍCULO DE MICRO-ORGANISMOS PROBIÓTICOS................
5. MATERIAS E MÉTODOS..............................................................................................
5.1 COLETA DOS MATERIAIS...........................................................................................
5.2 ELABORAÇÃO DOS QUEIJOS CAPRINOS................................................................
5.3 AVALIAÇÃO DO RENDIMENTO E SINERESE DOS QUEIJOS...............................
5.4 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS.....................................................................................
5.5 ANÁLISES MICROBIOLÓGICAS.................................................................................
5.6 AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS............................................
5.7 ANÁLISE SENSORIAL...................................................................................................
5.8 TESTES IN VITRO DA VIABILIDADE PROBIÓTICA DOS QUEIJOS TIPO
COALHO CAPRINOS...........................................................................................................
5.9 ANÁLISES ESTATÍSTICAS...........................................................................................
6 RESULTADOS - ARTIGOS ORIGINAIS......................................................................
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS............................................................................................
8 PERSPECTIVAS...............................................................................................................
REFERENCIAS....................................................................................................................
APÊNDICES..........................................................................................................................
ANEXOS................................................................................................................................
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16
17
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18
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32
39
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47
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57
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145
149
14
1 APRESENTAÇÃO
A caprinocultura no Nordeste do Brasil apresenta obstáculos que dificultam,
sobremaneira, a sustentabilidade desse segmento, principalmente aqueles vinculados à
pequena produção. Tal fato decorre, principalmente, da pouca eficiência dos atuais sistemas
de produção praticados, bem como, da inexistência de tecnologias de processamento dos
produtos derivados, da forma ineficaz de gerenciamento da atividade, da insuficiente
capacitação e da pouca organização dos produtores (GASPAR et al., 2011; QUEIROGA et
al., 2013).
As perspectivas para os pequenos e médios produtores rurais com menor nível de
instrução, que utilizam baixo nível de tecnologia, apontam para um quadro de dificuldades
crescentes, que se não alterado, pode conduzir a sua extinção. Por esta razão, as diferentes
estâncias governamentais vêm planejando e colocando em prática diversas estratégias para
recuperar e soerguer a economia regional, através da geração de tecnologias e capacitação dos
produtores rurais. No que concerne a caprinocultura leiteira, são imprescindíveis pesquisas
direcionadas aos aspectos de manejo do rebanho; melhoria da qualidade do leite produzido; e
elaboração de estratégias de melhoria do beneficiamento e acondicionamento dos produtos
derivados.
O leite de cabra destaca-se por apresentar elementos importantes para a nutrição
humana como matérias orgânicas e nitrogenadas; caseína e albumina; gordura insaturada; sais
minerais e vitaminas; em soma a presença de fermentos láticos, os quais apresentam
propriedades favoráveis à digestão, bem como para defesa do trato gastrointestinal contra a
ação de bactérias patogênicas (HAENLEIN, 2004). A partir do leite caprino podem ser
obtidos produtos como queijos, iogurtes e bebidas lácteas, utilizando-se de processos simples
e acessíveis aos pequenos produtores, sendo essa uma alternativa para o aumento no consumo
de produtos de origem caprina, e para a agregação de valor a tais produtos (SANTOS et al.,
2011).
A exigência por alimentos com composição nutricional equilibrada e que possam
oferecer benefícios adicionais à saúde é manifestada pelos consumidores atuais e, dentro deste
contexto, os alimentos com potencial probiótico ganham cada vez mais a atenção do
consumidor (ANNUNZIATA; VECCHIO, 2013; SAAD et al., 2013). Em virtude desta
procura, o mercado de laticínios probióticos tem crescido rapidamente em todo o mundo e
continua em plena expansão.
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A definição aceita internacionalmente para probióticos refere-se a micro-organismos
vivos que, administrados em quantidades adequadas, conferem benefícios à saúde do
hospedeiro (FAO/WHO, 2001; SANDERS, 2003). Para que possam proporcionar os efeitos
benéficos, esses micro-organismos devem sobreviver ao longo do trato gastrointestinal,
tolerando o ácido, bile e enzimas gástricas e, em seguida, aderir e colonizar o epitélio
intestinal (HUANG; ADAMS, 2004; KAILASAPATHY; CHIN, 2000). Desta forma, as
propriedades funcionais dos probióticos podem ser influenciadas pela matriz alimentar
utilizada como transportadora destas cepas, a qual poderá trazer um efeito protetor destes
micro-organismos até que os mesmos possam atingir o trato intestinal em contagens viáveis e,
assim, mediar os seus efeitos benéficos para o consumidor (OUWEHAND et al., 2001;
RANADHEERA; BAINES; ADAMS, 2010). Além disso, os micro-organismos probióticos
podem apresentar atividade antimicrobiana e serem utilizados como alternativas para prevenir
ou inibir o crescimento de patógenos e a deterioração dos alimentos por bactérias e fungos
(AHMADOVA et al., 2013; MADUREIRA et al., 2011b; PAN et al., 2009; THARMARAJ;
SHAH, 2009).
A utilização conjunta de Lactobacillus sp. e Bifidobacterium sp. tem sido estudada em
leites e bebidas fermentadas (BEDANI; ROSSI; SAAD, 2013; CASTRO et al., 2013;
GUEIMONDE et al., 2004; WANG; YU; CHOU, 2004) e queijos variados (SOUZA et al.,
2008; BURITI; CARDARELLI; SAAD, 2008; GOMES et al., 2011; MINERVINI et al.,
2012). Entretanto, as pesquisas referentes à adição de culturas probióticas em queijos estão,
em sua maioria, voltadas para queijos finos, a exemplo de Cheddar, Cottage, Crescenza e
cremoso, havendo uma escassez de relato de estudos relacionados a queijos mais populares no
nordeste, como o tipo coalho. Ressalta-se, que tais estudos enfatizam principalmente a
tecnologia de fabricação de queijos obtidos a partir de leite bovino, bem como os efeitos das
culturas láticas nas características destes produtos, não havendo até o presente momento
estudos direcionados ao papel protetor do queijo coalho na sobrevivência das bactérias ácido
láticas em condições similares àquelas encontradas no trato gastrointestinal de humanos, bem
como do efeito inibitório destas cepas contra bactérias patogênicas neste tipo de queijo.
Neste contexto, o presente estudo representa uma possibilidade de obtenção de
informações ainda ausentes na literatura científica, no que diz respeito à tecnologia de
fabricação de queijo tipo coalho caprino adicionado de culturas láticas com potencial
probiótico e sua influência nas características físico-químicas, microbiológicas e sensoriais,
bem como na avaliação do seu potencial probiótico in vitro.
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2 PERGUNTAS CONDUTORAS E HIPÓTESES
2.1 PERGUNTAS CONDUTORAS
O queijo tipo coalho caprino permite a sobrevivência e o crescimento das bactérias
probióticas Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei e Bifidobacterium lactis
durante o processamento e armazenamento refrigerado, respectivamente?
O queijo tipo coalho caprino adicionado de bactérias láticas probióticas pode ser
considerado um alimento probiótico, com base na contagem das células viáveis destas
culturas, até o final de sua vida de prateleira?
A adição das culturas láticas probióticas influência as características tecnológicas,
físico-químicas, microbiológicas e sensoriais do queijo tipo coalho caprino durante o
armazenamento refrigerado?
O queijo tipo coalho caprino apresenta efeito protetor sobre a sobrevivência dos
micro-organismos quando expostos a condições simuladas do trato gastrointestinal?
As bactérias ácido láticas adicionadas ao queijo tipo coalho caprino inibem as
bactérias patogênicas Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes ao longo do
armazenamento refrigerado?
2.2 HIPÓTESES
O queijo tipo coalho caprino apresenta-se como um bom carreador de culturas láticas
probióticas, permitindo contagens maiores que 107 UFC/g destes micro-organismos ao longo
do período de armazenamento, além de sua adição influenciar de forma positiva nas
características tecnológicas, físico-químicas, microbiológicas e sensoriais do produto. Ainda, o
queijo tipo coalho caprino pode atuar como uma matriz protetora das bactérias láticas
probióticas ao longo do trato gastrointestinal, possibilitando que alcancem o cólon em
contagens viáveis e assim possam mediar os seus efeitos benéficos para o consumidor. Esperase também que as culturas ácido láticas adicionadas ao queijo tipo coalho caprino apresentem
efeito inibitório frente às bactérias patogênicas contaminantes do produto, aumentando a sua
segurança e vida de prateleira.
17
3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GERAL
Elaborar e caracterizar os aspectos tecnológicos e de qualidade, bem como o potencial
funcional de queijos caprinos tipo coalho adicionados de bactérias probióticas.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Elaborar diferentes queijos caprinos tipo coalho adicionados de L. acidophilus, L.
paracasei e B. lactis isolados e em co-cultura;
 Determinar o rendimento e sinerese dos queijos caprinos tipo coalho convencional e
adicionado das bactérias láticas testadas;
 Caracterizar as variáveis físico-químicas, microbiológicas, sensoriais e tecnológicas
nos queijos elaborados, armazenados durante 21 dias sob refrigeração;
 Analisar a sobrevivência das bactérias probióticas adicionadas ao queijo tipo coalho
caprino quando expostas às condições simuladas do trato gastrointestinal;
 Avaliar o efeito inibitório das bactérias ácido láticas ensaiadas, adicionadas
isoladamente ao queijo caprino tipo coalho, frente às bactérias patogênicas S. aureus e L.
monocytogenes, durante armazenamento refrigerado.
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4 REVISÃO DA LITERATURA
4.1 CAPRINOCULTURA LEITEIRA E O LEITE CAPRINO
A espécie caprina encontra-se difundida em todo o mundo, exceto nas regiões polares,
com 74% dos rebanhos distribuídos nas regiões tropicais e áridas. Constitui-se espécie de
expressiva importância econômica graças à sua rusticidade, que permite uma melhor
adaptação às adversidades do meio, contribuindo para o desenvolvimento das zonas rurais,
ressaltando-se a qualidade dos produtos que fornecem para a alimentação (DUBEUF;
MORAND-FEHR; RUBINO, 2004).
Dados da Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO) estimam
que o rebanho caprino mundial em 2011 era na cifra de 876 milhões de cabeças, com 1,1%
deste efetivo distribuído no Brasil. A região Nordeste contribui com 94% do rebanho
brasileiro, onde se aplica, predominantemente, o sistema de criação extensivo. Embora este
número seja expressivo, a caprinocultura leiteira ainda apresenta níveis reduzidos de
desempenho, principalmente quando é comparada com outros países da Europa, que detêm
rebanhos menores que o brasileiro, mas apresentam consideráveis produções leiteiras
(FAOSTAT, 2013).
Em 2011, a produção leiteira no Brasil foi de mais de 32 milhões de toneladas, sendo
produzidas cerca de 44.000 toneladas de queijos. No mesmo ano, a produção nacional de leite
caprino alcançou 148.000 toneladas. A Região Nordeste contribui com 90% da produção
nacional de leite caprino, entretanto, observa-se uma baixa produtividade dos rebanhos,
causada pela falta de disponibilidade de tecnologias, aliada aos produtos de baixa qualidade e
a desarticulação da cadeia produtiva, constituindo-se em fatores de entrave na caprinocultura
desta região. Com uma produção diária de 14 mil litros, a Paraíba é o maior produtor de leite
de cabra do País (BRASIL, 2007, FAOSTAT, 2013; GONZALO, 2013). Este fato esteve
relacionado, principalmente, ao incentivo de Programas Governamentais à Caprinocultura,
como exemplo, pode-se citar o “Programa Leite da Paraíba”, que tem como responsabilidade
a distribuição de 120 mil litros de leite de cabra e de vaca por dia às famílias carentes do
Estado (GOVERNO DO ESTADO DA PARAÍBA, 2009), gestantes, nutrizes e idosos.
É importante salientar que a pecuária de caprinos sempre se apresentou como
atividade promissora para o desenvolvimento econômico brasileiro, desempenhando um
importante papel socioeconômico nas regiões semiáridas, por proporcionar renda direta, além
19
de representar uma excelente fonte alimentar. Um incremento desta cultura deveu-se,
principalmente, às ações conjuntas de instituições de pesquisa, governos e associações de
criadores, os quais procuraram melhorar o potencial leiteiro do rebanho e fomentar o
desempenho da indústria de laticínios. Além disso, projetos envolvendo a mobilização
conjunta dos participantes do processo produtivo podem ser capazes de viabilizar a
caprinocultura leiteira como atividade eficiente, rentável e de grande impacto social,
principalmente na zona rural (RODRIGUES; QUINTANS, 2003).
Entretanto, a indústria de laticínios caprinos no Brasil ainda enfrenta problemas,
devido a vários fatores, dentre eles: pequeno plantel de caprinos voltados para produção
leiteira, falta de conhecimento dos produtos de leite caprino e costume alimentar restritivo por
grande maioria da população. Aliado a isto ocorre a precariedade da tecnologia usualmente
aplicada no Brasil, e a não utilização de padrões de controle higiênico-sanitário para leite de
cabra e seus derivados, constituindo-se como os principais entraves à agroindústria
especializada em produtos lácteos de caprinos, estando a expansão deste setor vinculada à
melhoria da estrutura de comercialização e à aplicação de tecnologia adequada aos padrões de
qualidade exigidos (SIMPLÍCIO; WANDER, 2003). Assim, em decorrência desta produção e
da falta de estrutura específica para o seu beneficiamento, a maior parte da produção leiteira
caprina tem sido comercializada na forma de leite pasteurizado congelado, beneficiado
artesanalmente pelo criador, na zona rural (QUEIROGA, 2004).
Com o surgimento de novas formas organizacionais na região Nordeste, a
caprinocultura leiteira no Brasil poderá alcançar números jamais vistos, pois esta região
possui vantagens comparativas que propiciam a construção de atividades competitivas, o que
pode tornar o Nordeste um grande exportador de leite e derivados, não só para outras regiões,
como também para outros países (QUEIROGA; COSTA; BISCONTINI, 2006).
Face ao promissor mercado nacional e internacional para produtos caprinos, o
aproveitamento racional dos animais e produtos, como o leite e seus derivados, resultará em
índices satisfatórios quanto a sua aceitação pelos consumidores. Dentre os produtos de
industrialização mais frequentes a partir do leite caprino, pode-se citar o leite integral
pasteurizado e congelado; leite em pó; os iogurtes, naturais ou com frutas; as bebidas lácteas,
os queijos, com suas diversas variedades; além de cosméticos como: sabonetes, xampus,
condicionadores, cremes hidratantes e loções elaborados a partir do leite in natura
(BELTRÃO FILHO, 1999; SIMPLÍCIO; WANDER, 2003).
20
A legislação brasileira define leite de cabra como “produto normal, fresco e integral,
obtido da ordenha completa e ininterrupta de animais sadios, bem alimentados e em repouso”
(BRASIL, 1999a).
Dentre os vários tipos de leite, o caprino destaca-se por apresentar vários elementos
importantes para a nutrição humana como matérias orgânicas e nitrogenadas, caseína e
albumina, necessárias à constituição dos tecidos e sangue; gordura insaturada, que contribui
para circulação sanguínea; sais minerais, necessários para a formação do esqueleto; e ainda,
vitaminas e fermentos láticos, sendo estes últimos favoráveis à digestão e capazes e exercer
ação de defesa frente à ação de bactérias patogênicas a nível intestinal (PARK et al., 2007;
HAENLEIN, 2004).
De um modo geral, a composição do leite varia de acordo com a raça, as condições
ambientais, estágio de lactação, a alimentação, os cuidados dispensados ao animal, o ciclo
esteral, o estado de saúde, a idade e a quantidade de leite produzida (ALVES; PINHEIRO,
2003; CRUZ; SANTOS; CRUZ, 2004). No Quadro 1 podem ser observadas as diferenças na
composição do leite de cabra quando comparado a de outros animais.
Quadro 1 – Composição química (%) do leite de cabra e outros animais.
NUTRIENTES (%)
ESPÉCIES
Umidade
Proteínas
Lipídeos
Lactose
Minerais
Cabra1
86,9
3,8
4,1
4,6
0,8
Vaca1
88,0
3,5
3,7
5,0
0,7
Búfala1
81,0
5,2
8,7
3,1
0,6
Coelha1
54,3
18,5
12,8
2,3
3,6
Ovelha2
80,1
6,0
8,5
4,2
1,2
Mulher2
88,5
1,5
3,3
6,5
0,2
Égua2
90,4
2,0
1,2
6,0
0,4
Fontes: 1Vieira (1995), 2Bueno (2005).
A qualidade nutricional do leite de cabra está relacionada à sua composição química,
sendo constituída de proteínas de alto valor biológico e ácidos graxos essenciais, ressaltandose também o seu conteúdo mineral. Entre os ácidos graxos, destaca-se o ácido linoléico
conjugado (CLA), sendo considerado componente nutracêutico da gordura do leite, por
apresentar atividades anticarginogênica e antiteratogênica; habilidade para redução de efeitos
catabólicos da estimulação imune; redução de reservas corporais de gordura, e ainda,
21
promoção de crescimento. Atua, também, sobre os efeitos secundários da obesidade e da
diabetes (ELIAS et al., 2004; JIANG et al., 1999; OSMARI et al., 2011; WILLIAMS, 2000).
Logo, a importância do leite de cabra na alimentação se deve ao seu alto valor nutritivo, maior
digestibilidade
e
as
características
terapêuticas
e
dietéticas
(HAENLEIN,
2004;
MCCULLOUGH, 2004; MONERET-VAUTRIN, 2004).
As principais diferenças na composição química entre o leite de vaca e de cabra diz
respeito aos teores de proteínas, extrato seco total e cinzas. Alguns trabalhos são controversos,
concluindo que, em relação aos aspectos físico-químicos, os leites citados são similares e as
variações ocorrem devido às espécies dos animais. O leite de cabra apresenta densidade mais
elevada do que o leite de vaca, que situa em torno de 1.032 g/l, enquanto que o leite de cabra
pode atingir 1.034 g/l. Quanto ao teor de acidez, o leite caprino apresenta-se ligeiramente
inferior, devido às diferenças entre os grupos carboxílicos das duas espécies, podendo este
índice ser utilizado como indicador do seu estado de conservação, variando entre 11 e 18 °D
(HAENLEIN, 2004; MCCULLOUGH, 2004). Para a quantidade de gordura entre o leite de
cabra e vaca, tanto do ponto de vista quantitativo quanto do ponto de vista físico, observam-se
diferenças devido a diversos fatores, entre eles os genéticos, sendo relatados valores entre
2,0% a 8,0% de gordura para o leite de cabra (HAENLEIN, 2004).
As proteínas do leite de cabra são formadas principalmente pela α-lactoalbumina; βlactoalbumina; β-caseína; κ-caseína; α-S1 caseína e α-S2 caseína, as quais se assemelham aos
homólogos do leite de vaca. Entretanto, no leite de cabra, a β-caseína representa 55% da
composição destas proteínas, enquanto a α-S1 caseína apresenta-se com maior percentual no
leite bovino (MONERET-VAUTRIN, 2004; MORGAN et al., 2003). Presume-se que as
proteínas do soro (α-lactoalbumina; β-lactoalbumina) do leite de cabra e de vaca apresentamse estruturalmente diferenciadas, e, além disso, variam percentualmente, o que explicaria a
melhor tolerância do leite de cabra por crianças portadoras de quadros alérgicos ao leite de
vaca.
De acordo com Haenlein (2004), no leite de cabra encontram-se, também, níveis
maiores de 6 dos 10 aminoácidos essenciais (treonina, isoleucina, lisina, cistina, tirosina e
valina) que o leite de vaca (Quadro 2). Este fato poderia auxiliar na interpretação de alguns
efeitos benéficos atribuídos ao leite de cabra na nutrição humana. Estudo experimental
comprovou que o leite de cabra melhorou a absorção intestinal de cobre, fato atribuído às
concentrações mais elevadas de alguns desses aminoácidos no leite de cabra quando
comparado ao leite de vaca (BARRIONUEVO et al., 2002).
22
Os teores de vitaminas no leite de cabra, comparado ao leite bovino, são próximos,
exceto as vitaminas B6, B12 e ácido fólico que são reduzidos. Fisiologicamente as cabras
convertem todo caroteno em vitamina A, portanto o leite apresenta maior teor dessa vitamina.
Ainda, apresenta maior quantidade de cálcio, potássio, magnésio, fósforo, cloro e manganês e
menor teor de sódio, ferro, zinco, enxofre, molibdênio e cobalto, estando esse último
relacionado com a taxa reduzida de vitamina B12 (FISBERG, 1999, apud CARVALHO,
2008).
Quadro 2 – Aminoácidos essenciais (g/100g) existentes no leite de cabra e no leite de vaca.
Aminoácidos Essenciais (g/100g)
FONTE
Leite de Cabra
Leite de Vaca
Treonina
0,163
0,149
Metionina
0,080
0,083
Cistina
0,046
0,030
Valina
0,240
0,220
Leucina
0,314
0,332
Isoleucina
0,207
0,199
Fenilalanina
0,155
0,159
Tirosina
0,179
0,159
Lisina
0,290
0,261
Triptofano
0,044
0,049
Fonte: Adaptado de Haenlein (2004)
Enquanto o leite bovino possui uma cor característica amarelada, pela presença do
pigmento β-caroteno, no leite caprino a cor é branca, sendo atribuída à ausência deste
pigmento, que é totalmente convertido em vitamina A (SILVA, 2001).
O leite caprino apresenta características sensoriais peculiares, com odor e sabor
acentuados, que muitas vezes são considerados agradáveis ou não, tornando-se fatores de
recusa e implicação direta na sua aceitabilidade. As causas destas características ainda não
estão bem esclarecidas, reportando-se, possivelmente, a fatores genéticos, ambientais e de
manejo dos animais. Nos sistemas de criação, usualmente utilizados na região Nordeste, a
partir do conhecimento empírico, o animal macho (reprodutor) é retirado de junto das fêmeas,
por acreditar-se na impregnação do odor hircino, próprio do macho, no leite obtido. As
23
práticas higiênicas da ordenha também representam papel importante, visto que processos
envolvendo lipólise por micro-organismos podem provocar alterações no perfil sensorial deste
leite (BERNARD et al., 2009; MORAND-FERH et al., 2007; QUEIROGA, 2004).
Além disso, as características do sabor do leite de cabra podem ser atribuídas à
presença de lipídios, particularmente sob a forma de ácidos graxos de cadeia curta,
principalmente caprílico, capróico e cáprico, presentes em conteúdo aproximadamente três
vezes superiores que no leite de vaca, tornando-os química e fisiologicamente distintos.
Alguns autores observaram que o leite de cabra apresenta uma maior concentração de
glóbulos de gordura de menor tamanho (1,5 µ), enquanto glóbulos maiores que 3,0 µ são
encontrados no leite de vaca em maior concentração, podendo isto explicar uma das causas de
sua maior digestibilidade, supondo-se que as lipases atuam nas gorduras do leite de cabra com
maior rapidez, devido a uma maior área de exposição e fragilidade de membrana, associandose ao desenvolvimento de ácidos graxos voláteis (CHILLIARD et al., 2003; VARGAS et al.,
2008).
4.2 QUEIJOS: ASPECTOS GERAIS E TECNOLÓGICOS
O queijo é um concentrado lácteo constituído de proteínas, lipídios, carboidratos, sais
minerais, cálcio, fósforo e vitaminas A e B. É um dos alimentos mais nutritivos que se
conhece, dado que um queijo com 48% de gordura contém cerca de 23-25% de proteína o que
significa que, em termos de valor proteico, 210 g desse produto equivalem a 300 g de carne.
Os minerais participam do processo de coagulação do leite, influenciando a textura do queijo.
O líquido residual, cujo teor varia com o tipo de queijo, é chamado lacto soro. Considerável
parte do lacto soro é eliminada durante o processo de fabricação e aproveitada como matéria
prima na produção de bebidas lácteas, ricota e outros produtos (PERRY, 2004).
Segundo o Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (MAPA) (BRASIL,
1996), queijo é “o produto fresco ou maturado que se obtém por separação parcial do soro do
leite ou leite reconstituído (integral, parcial ou totalmente desnatado) ou de soros lácteos,
coagulados pela ação física do coalho, enzimas de bactérias específicas, de ácidos orgânicos,
isolados ou combinados, todos de qualidade apta para uso alimentar, com ou sem agregação
de substâncias alimentícias e/ou especiarias e/ou condimentos, aditivos especificamente
indicados, substâncias aromatizantes e matérias corantes”. A legislação complementa essa
definição, reservando o nome queijo exclusivamente para produtos cuja base láctea não
24
contenha gordura e/ou proteínas de outra origem. Segundo a mesma legislação, os queijos
podem ser classificados de acordo com o conteúdo de matéria gorda no extrato seco e teor de
umidade. Para tanto, estabelece-se o seguinte:

De acordo com o conteúdo de matéria gorda no extrato seco, em percentagem,
os queijos classificam-se em: extra gordo ou duplo creme, quando contenham o mínimo de
60% de gordura; gordos, quando contenham entre 45,0 e 59,9%; semigordo, quando
contenham entre 25,0 e 44,9%; magros, quando contenham entre 10,0 e 24,9% e desnatados,
quando contenham menos de 10,0%.

De acordo com o conteúdo de umidade, em percentagem, os queijos
classificam-se em: queijo de baixa umidade (geralmente conhecidos como queijo de massa
dura), com umidade de até 35,9%; queijos de média umidade (geralmente conhecidos como
queijo de massa semidura), com umidade entre 36,0 e 45,9%; queijos de alta umidade
(geralmente conhecido como de massa branda ou "macios"), cuja umidade pode variar entre
46,0 e 54,9% e queijos de muita alta umidade (geralmente conhecidos como de massa branda
ou "mole"), cuja umidade não seja inferior a 55,0%.
Dentre as variedades de queijos, o queijo tipo coalho se destaca na alimentação do
brasileiro, principalmente na população da região Nordeste. Segundo a legislação vigente
(BRASIL, 1997), entende-se por queijo de coalho, “o queijo que se obtém por coagulação do
leite por meio do coalho ou outras enzimas coagulantes apropriadas, complementada ou não
pela ação de bactérias lácteas selecionadas e comercializado normalmente com até 10 (dez)
dias de fabricação”. Constitui-se em um queijo de média a alta umidade, de massa semicozida
ou cozida, apresentando um teor de gordura nos sólidos totais variável entre 35,0% e 60,0%
(BRASIL, 1996). Seu nome deve-se ao fato de ter sido tradicionalmente elaborado com leite
coagulado pela ação do coalho animal: pedaços do estômago de pequenos animais, que
devidamente preparados são conhecidos por abomaso ou coagulador (AQUINO, 1983).
A Secretaria de Defesa Agropecuária (SDA) do Ministério da Agricultura, através do
Regulamento Técnico de Identidade e Qualidade de Queijo de Coalho, Instrução Normativa
nº 30 de 26/06/2001, define este produto como um queijo de consistência semidura e elástica,
com textura compacta e macia, podendo apresentar algumas olhaduras. Apresenta cor branca
amarelada uniforme, sabor brando, ligeiramente ácido, podendo ser salgado, com aroma,
também ligeiramente ácido, que lembra massa de queijo coagulada. Este produto possui
25
forma cilíndrica ou retangular, com peso entre 0,5 a 1,5 kg, sendo consumido fresco ou
curado (BRASIL, 2001).
Tradicionalmente, a origem do queijo de coalho está ligada à fabricação artesanal, fato
que ainda persiste em numerosas unidades de produção caseira e de fazendas produtoras, as
quais não contam com tecnologia apropriada de manufatura, sendo utilizado o leite cru para a
elaboração do produto (NASSU et al., 2001).
A produção de produtos lácteos como queijo de manteiga, manteiga da terra e, em
especial, o queijo de coalho, na região Nordeste, representa uma atividade relevante para a
economia regional, por ser considerada fonte de renda e de trabalho para parcela considerável
de pequenos e médios produtores rurais. Além disso, desempenha importante papel no
desenvolvimento da agricultura familiar, em pequenos municípios localizados nas bacias
leiteiras. Esses produtos são fabricados em todos estados do Nordeste, mas a maior produção
concentra-se nos estados do Pernambuco, Ceará, Rio Grande do Norte e Paraíba (ESCOBAR
et al., 2001; CAVALCANTE; ANDRADE; SILVA, 2004). Este tipo de queijo, devido a suas
características de consumo e sabor peculiar, tem ganhado novos consumidores em outras
regiões do país, principalmente da região Sudeste (CAVALCANTE, 2009).
A legislação para este queijo é muito abrangente e pouco definida, contemplando as
variações percebidas na composição físico-química do produto e refletindo na falta de
identidade do queijo de coalho. As diferenças na sua composição físico-química podem ser
verificadas em vários estados do Nordeste, como no Ceará, onde o queijo é classificado em
extra gordo ou duplo creme, gordo e de média umidade com teor médio de proteína em
25,02%, acidez 0,26% e pH 5,2 (NASSU et al., 2001). No Recife, o queijo foi classificado em
semigordo e de alta umidade (SENA et al., 2000), em Sergipe, como de alta umidade a muita
alta umidade, com índice de acidez variando de 0,3% a 1,71% (SENA et al., 2000) e no
estado da Paraíba, como gordo, de média a alta umidade, com teor de proteína variável de
21,78% a 23,47% (AQUINO, 1983). Também foram encontrados teores variáveis de sal de
1,5% a 3,0%, valores médios de cloretos 1,91%, acidez 0,44%, proteína 24,26%, cinzas
4,41% e pH na faixa de 4,9 a 6,37 para as diversas regiões do Ceará (BRANCO et al., 2003;
NASSU et al., 2001; SEBRAE, 1998).
Nas últimas décadas houve uma popularização do consumo de leite de cabra e seus
produtos, especialmente queijos, são produzidos em todo o mundo, em função da diversidade
de localização, composição do leite e técnicas de fabricação utilizadas. Diferenças entre os
queijos de leite de cabra são atribuídos principalmente à natureza das mudanças físicas e
químicas durante a maturação, que também são influenciados por substâncias químicas, as
26
culturas ou ingredientes adicionados durante o processamento, processos de moldagem e
prensagem, métodos de incorporação de sal, condições e tempo de cura (SORYAL et al.,
2004).
Os queijos produzidos com leite de cabra na região Nordeste do Brasil são, em sua
maioria, queijos tipo coalho ou frescal. De modo geral, o uso do leite pasteurizado juntamente
com o emprego de fermento lático, no Brasil, tem contribuído de forma significativa para a
melhoria da qualidade dos queijos. Entretanto, tal fato não ocorre de forma uniforme em todo
o Nordeste brasileiro, em relação aos produtores de queijo de coalho, observando-se, desta
forma, diferenças na qualidade do desenvolvimento do sabor e nas características
microbiológicas dos produtos, o que indica uma não padronização das características dos
queijos elaborados nesta região (OLIVEIRA, 2005).
A fabricação de queijos envolve procedimentos gerais e alguns específicos do tipo de
produto. Entre as etapas, ou mesmo durante elas, pode haver variações relativas no tempo de
descanso da massa, tempo de mexeduras, diferenças de temperaturas, tempo de dessoragem e,
também, diferenças na condição de maturação. Esses fatores determinam a textura, aroma e
sabor de cada queijo, influenciando as suas diferenças e características particulares (CURI;
BONASSI, 2007).
O leite utilizado na produção de queijos frescos deve, obrigatoriamente, ser
pasteurizado. Para aqueles queijos que são submetidos a um período de maturação antes do
consumo, o leite utilizado como matéria prima pode ou não ser cru, dependendo do tipo de
queijo. A legislação brasileira, porém, exige que produtos derivados de leite cru sejam
comercializados somente após quarenta dias de maturação. A tecnologia de fabricação de
queijos compreende as seguintes etapas básicas (PERRY, 2004):
1. Coagulação do leite: pode ser feita diretamente pela flora microbiana do leite, ou
pela adição de cultivo bacteriano apropriado (coalho ou fermento). Após um período de
tempo, o leite fermentado transforma-se na coalhada; 2. Corte da coalhada, para liberação do
lacto soro; 3. A massa obtida é colocada em formas e prensada, ou não, dependendo do
queijo; 4. O queijo é salgado e, em seguida, embalado.
A função do coalho, utilizado em todos os tipos de queijo, exceto nos frescos, tipo
“cottage”, é coagular a caseína presente no leite. A principal enzima responsável por essa
ação é a renina, uma fosfoproteína de ação proteolítica presente no estômago de ruminantes
jovens, a qual atua hidrolisando ligações peptídicas da caseína, transformando-a em paracaseína que precipita em presença de íons Ca2+ formando, então, a coalhada. Este processo é
dependente da temperatura, do pH e do teor de cálcio do leite. A temperatura ótima de ação
27
do coalho é em torno de 40 °C, mas costuma-se utilizar temperaturas ligeiramente mais baixas
(em torno de 35 °C) para evitar que a coalhada se torne muito rígida. Outro método de
coagulação da caseína consiste na adição de ácido ao leite em quantidade suficiente para
igualar o pH do meio ao ponto isoelétrico da proteína (pH 4,5). Neste pH, as micelas de
caseína agregam-se e precipitam, porém esse método fornece queijos de qualidade inferior aos
produzidos pelo método enzimático (PEREDA et al., 2005; PERRY, 2004).
Durante a formação da coalhada podem ser adicionados, conforme a necessidade e o
interesse do produtor, aditivos como cloreto de cálcio (CaCl2), nitratos, corantes, etc. O CaCl2
aumenta o teor de íons Ca2+ no leite, acelerando a coagulação da caseína e auxiliando na
formação do coágulo. O CaCl2 é utilizado, principalmente, quando o teor de proteína no leite
não é o ideal (PEREDA et al., 2005; PERRY, 2004).
Com poucas exceções, os queijos contêm entre 0,5-2,0% de cloreto de sódio (NaCl).
Durante a salga do queijo, a diferença na pressão osmótica entre a salmoura e a massa faz
com que parte da umidade seja liberada, arrastando consigo soro proteínas, ácido láctico e
minerais dissolvidos, ao mesmo tempo em que o NaCl é absorvido. Para que este equilíbrio
funcione de forma satisfatória torna-se importante que a concentração da salmoura e seu pH
sejam apropriados. Além disso, o teor de cálcio do meio deve ser da ordem de 0,1-0,2%,
podendo ser ajustado por adição de CaCl2, se necessário (PEREDA et al., 2005; PERRY,
2004).
O pH ideal da salmoura utilizada na produção de queijos situa-se entre 5,2 e 5,3.
Durante o processo de salga ocorre troca de íons Ca2+ por Na+ nas moléculas de para-caseína,
o que torna a massa mais macia. Se o pH estiver abaixo de 5,0 haverá mais íons H+ do que
Ca2+ ligados às moléculas de para-caseína. Em consequência, ocorrerá incorporação
insuficiente de íons Na+, tornando o queijo mais rígido e quebradiço. Ao contrário, em pH
acima de 5,8 haverá excesso de íons Ca2+ em relação aos íons H+, causando a ocorrência de
um excesso de íons Na+ na molécula após a troca, tornando o queijo demasiado macio. A
concentração de NaCl na salmoura deve permanecer entre 18-23% , para temperaturas entre
10-14 °C, de modo a facilitar a absorção do sal, manter um grau ótimo de dissolução da paracaseína e eliminar bactérias patogênicas porventura presentes (PEREDA et al., 2005; PERRY,
2004).
A boa qualidade microbiológica do leite, seja ele pasteurizado ou cru, é fundamental
para a preparação de queijos de qualidade satisfatória. A utilização de leite de qualidade
confiável pressupõe a sua obtenção de animal saudável, adoção de boas práticas de higiene na
ordenha e no manuseio do leite, higienização eficiente dos equipamentos e utensílios
28
utilizados e, finalmente, o resfriamento do leite a temperaturas entre 0-4 °C, no máximo 2 h
após a ordenha. Essas práticas permitem que o leite mantenha a qualidade microbiológica por
até 72 h, porém não significam ausência de bactérias, visto que o leite é um ótimo meio para
crescimento destes micro-organismos (PERRY, 2004).
O leite com níveis de contaminação microbiológica elevados consiste em um
problema para a indústria laticinista, uma vez que se torna mais ácido, resultando em produtos
de má qualidade e mais perecíveis. O nível de bactérias presentes no leite de boa qualidade
deve ser menor que 106 bactérias/mL, de acordo com o preconizado pelo Ministério da
Agricultura, Pecuária e Abastecimento (BRASIL, 2002a). Outro agravante consiste na
contaminação do leite por agentes químicos como antibióticos, herbicidas e pesticidas. No
caso dos antibióticos, se estes forem administrados ao animal, passarão ao leite e poderão
inibir a sua coagulação ou alterar o tempo de maturação dos queijos devido a alterações na
microbiota láctica (PERRY, 2004).
Durante a transformação do leite em queijo ocorre, paralelamente, a oxidação da
lactose e a redução do oxigênio dissolvido. Em consequência, o interior dos queijos torna-se
um ambiente essencialmente anaeróbico onde, portanto, só se multiplicam micro-organismos
anaeróbicos. Isso significa que micro-organismos exclusivamente aeróbicos, tais como
Pseudomonas, Brevibacterium, Bacillus e Micrococcus podem desenvolver-se na superfície
dos queijos, mas não em seu interior (BERESFORD; WILLIAMS, 2004).
Do ponto de vista bioquímico, a microbiota dos queijos pode ser dividida em dois
grupos: bactérias láticas iniciadoras (BLI) e micro-organismos secundários. As BLI são
responsáveis pela transformação de lactose em ácido láctico durante a preparação do queijo.
Suas enzimas também contribuem na maturação, estando envolvidas na proteólise e na
conversão de aminoácidos em substâncias voláteis responsáveis pelas propriedades
organolépticas do produto (BERESFORD; WILLIAMS, 2004).
Por serem de crescimento rápido, as BLI podem alterar o leite por acidificação em
excesso se a sua ação não for controlada; porém, por outro lado, são indispensáveis para a
fabricação dos queijos. As BLI podem ser adicionadas no início da produção, ou podem ser
utilizadas somente aquelas que já ocorrem naturalmente no leite. Este último caso é
normalmente utilizado na fabricação de queijos artesanais a partir de leite não pasteurizado
(PERRY, 2004).
Para fabricação de queijos podem-se utilizar culturas definidas - um número
conhecido de cepas conhecidas - ou culturas mistas nas quais se tem um número
desconhecido de cepas. As culturas mesofílicas utilizadas, definidas ou mistas, são
29
constituídas principalmente, de Lactococcus lactis subsp. cremoris e L. lactis subsp. lactis;
por sua vez, as culturas termofílicas mais comuns são compostas de Streptococcus
thermophilus e bacilos lácticos como Lactobacillus delbrueckii subsp. delbrueckii, Lb.
delbrueckii subsp. bulgaricus, Lb. delbrueckii subsp. lactis ou Lb. helveticus (PEREDA et al.,
2005; PERRY, 2004).
Os micro-organismos secundários compreendem as bactérias láticas não iniciadoras
(BLNI), que se multiplicam no interior da maioria das variedades de queijos, e outras
bactérias, leveduras e/ou fungos que crescem, tanto no interior, quanto na parte externa dos
queijos. Entre estes micro-organismos estão os proteolíticos, lipolíticos e ou produtores de gás
(PERRY, 2004; BERESFORD; WILLIAMS, 2004).
Os micro-organismos proteolíticos provocam alterações no aroma, sabor e
características físico-químicas do leite e derivados. Embora sejam indesejáveis, certas
bactérias láticas possuem alguma atividade proteolítica, a qual é importante na maturação dos
queijos. Fazem parte deste grupo as espécies de Pseudomonas, Achromobacter,
Flavobacterium e Bacillus. Associados aos micro-organismos proteolíticos ocorrem os microorganismos lipolíticos, que podem acarretar problema na rancidez do produto. A maioria dos
micro-organismos lipolíticos tem características psicotróficas, e destacam-se os gêneros
bacterianos Pseudomonas e Alcaligenes e alguns fungos, a citar Candida e Geotrichum
(PERRY, 2004).
Os micro-organismos produtores de gás podem produzir efeitos indesejáveis, ou ser
fundamentais para que o queijo desenvolva sua textura característica. Algumas vezes, a
quantidade destes micro-organismos presentes determina se a ação desempenhada será ou não
indesejável para a qualidade final do produto. Alguns dos micro-organismos produtores de
gás mais comuns pertencem ao gênero Clostridium, Candida, Saccharomyces, além do grupo
dos coliformes, sendo que a presença destes últimos indica falta de higiene adequada no
manuseio e processamento dos produtos (PEREDA et al., 2005; PERRY, 2004).
Outro aspecto importante a ser enfatizado consiste na maturação dos queijos, uma
série de processos físicos, bioquímicos e microbiológicos, que alteram a composição química
dos queijos, principalmente no que concerne ao seu conteúdo de açúcares, proteínas e
lipídeos. O tempo de maturação varia para cada tipo de queijo, de modo que é neste processo
que se desenvolvem as características organolépticas e de textura peculiares de cada
variedade. A maturação de queijos é realizada, na maioria dos casos, em câmaras com
controle de temperatura e umidade. O tempo varia de acordo com o tipo, podendo durar de
poucas semanas a vários meses. Os principais contribuintes da maturação são o coalho,
30
proteases e peptidases do fermento lático e/ou microbiota secundária e enzimas naturais do
leite (PEREDA et al., 2005; PERRY, 2004).
Tradicionalmente, o índice de maturação é medido pela degradação de caseína, através
da avaliação da proporção entre nitrogênio total e nitrogênio solúvel, assim denominado o
nitrogênio oriundo de matéria orgânica. A proteólise é efetuada pelos sistemas enzimáticos do
coalho e é fator preponderante para a qualidade do queijo, sobretudo nos aspectos de sabor e
consistência. A hidrólise da proteína retida no coágulo (basicamente caseínas) resulta
inicialmente em grandes peptídeos, posteriormente em pequenos peptídeos e, finalmente, em
aminoácidos livres (McSWEENEY, 2004), sendo que os grandes peptídeos formados são
normalmente insípidos ou amargos e não contribuem diretamente para o sabor típico do
queijo. No entanto, a mistura de pequenos peptídeos e aminoácidos influencia diretamente o
desenvolvimento de sabor (FARKYE, 2004). Indiretamente também contribuem porque
atuam como precursores de reações catabólicas (via desaminação ou descarboxilação, ou pela
ação de aminotransferase ou liase) que resultam na formação de compostos de sabor como
aminas, ácidos, tióis e tioésteres, que são únicos para cada variedade de queijo e dependentes
do tipo de enzimas e micro-organismos presentes (PRIETO et al., 2004).
Os principais agentes proteolíticos envolvidos no processo de proteólise são o
coagulante residual; as proteinases naturais do leite; as proteinases e peptidases liberadas a
partir da lise das células das bactérias ácido láticas, provenientes da cultura láctica; as
proteinases e peptidases liberadas pelas bactérias ácido láticas não provenientes da cultura
láctica (contaminantes ou sobreviventes ao tratamento térmico aplicado); e as enzimas das
bactérias provenientes do fermento secundário (FOX, 1989).
As alterações de textura durante a maturação estão relacionadas com a hidrólise da
matriz de caseína, aumento de pH (devido à formação de NH3) e decréscimo da atividade de
água causada pelo aumento da retenção de água pelos novos grupos aminos e carboxílicos
formados durante a degradação da proteína (McSWEENEY, 2004).
Logo, a concentração dos diferentes aminoácidos contidos no queijo está relacionada
com a tecnologia de manufatura (tipo de cultura láctica, de coagulante, teores de umidade e
sal), tempo e temperatura de maturação, tipo e extensão da proteólise utilizada como índice de
maturidade do queijo e envolve a separação, quantificação e caracterização dos compostos
nitrogenados (N) formados durante a maturação (POVEDA; CABEZAS; McSWEENEY,
2004).
A extensão da proteólise deve-se, principalmente, à ação proteolítica do coalho sobre
as caseínas do queijo produzindo peptídeos de alto peso molecular, constituindo a fração
31
solúvel em pH 4,6; enquanto a profundidade da proteólise se refere principalmente à ação de
proteinases e peptidases provindas de bactérias ácido láticas, produzindo peptídeos de baixo
peso molecular e que constituem a fração solúvel em ácido tricloroacético a 12% (FOX,
1989).
Não existe uma correlação direta entre o aroma dos queijos e a concentração de
aminoácidos livres. Sabe-se, no entanto, que estes compostos podem ser metabolizados por
enzimas bacterianas produzindo produtos menores, entre os quais flavorizantes. Perry (2004),
por exemplo, relata que Brevibacterium linens produz amônia, aminas, álcoois, aldeídos e os
ácidos capróico e 3-metilbutírico a partir de aminoácidos. Todos esses produtos influenciam,
em maior ou menor grau, o sabor e o aroma dos queijos. Produtos da degradação de
aminoácidos contendo enxofre desempenham papel particularmente importante. L-metionina,
por exemplo, pode ser degradada a S-metiltioésteres e metanotiol ao qual se atribui o odor
característico de queijos como Gruyère e Comté. Já o sabor amargo que, às vezes, se observa
em alguns queijos é atribuído à liberação excessiva de peptídeos de baixo peso molecular.
O principal açúcar dos queijos é a lactose e sua degradação, conhecida como
fermentação lática, ocorre também na maturação, tendo como produto final o ácido lático. Tal
degradação é efetuada por bactérias naturalmente presentes no leite e deve ser controlada
tanto em extensão, quanto em velocidade. A produção de ácido continua após estágios
primários da maturação, para a maioria das variedades, causando um decréscimo no pH que
pode chegar a 5,0 em um intervalo de 12 a 24 horas, a partir do início da fabricação (FOX;
LAW, 1991). A diminuição do pH é importante na qualidade final do queijo, visto que evita
o desenvolvimento da microflora secundaria indesejável (McSWEENEY, 2004). A
concentração de lactose residual da massa depende das condições de manufatura, do tipo e
atividade do fermento e, especialmente, da relação entre sal e umidade (FARKYE; FOX,
1990). Em geral, aproximadamente 98% da lactose do leite são perdidos no soro,
permanecendo na massa somente 0,5% a 1,8%, que é rapidamente metabolizado em L-lactato
pelas bactérias ácido láticas provindas da cultura iniciadora (FOX; LAW, 1991).
Durante o processo de maturação ocorre ainda a lipólise das gorduras com formação
de ácidos graxos de baixo peso molecular. Tais reações ocorrem por ação dos microorganismos presentes e/ou através de enzimas adicionadas especificamente para esse fim. Os
principais ácidos formados são butírico, capróico, caprílico, cáprico e láurico, de modo que a
sua proporção relativa varia de acordo com o agente lipolítico utilizado, o qual, por sua vez, é
escolhido de acordo com o tipo de queijo a ser produzido. Desta forma, a gordura tem
importante papel na obtenção da textura e sabor dos queijos, pela presença destes compostos
32
ou até mesmo pelas transformações bioquímicas que resultam na formação de outros
compostos flavorizantes, como cetonas, metil-cetonas e lactonas (SABIONI, 2000).
4.3 ALIMENTOS FUNCIONAIS: PROBIÓTICOS
O efeito benéfico de determinados tipos de alimentos sobre a saúde do hospedeiro é
conhecido há muito tempo. O estudo desses alimentos, denominados funcionais, e dos
componentes responsáveis por esse efeito, tornou-se intenso com o surgimento das novas
tecnologias, como a biotecnologia, engenharia genética, processamento de alimentos,
inovações de produtos e produção em massa, o que habilitaram os cientistas de alimentos a
planejar novos produtos (OLIVEIRA et al., 2002). Há em todo o mundo um crescente
interesse pelo conhecimento do papel desempenhado por alimentos que contêm componentes
que influenciam em atividades fisiológicas ou metabólicas, ou que sejam enriquecidos com
substâncias isoladas de alimentos que possuam uma destas propriedades, os quais estão sendo
chamados "alimentos funcionais".
São vários os fatores que vêm estimulando o desenvolvimento de alimentos
funcionais, dentre eles, destacam-se, principalmente, o aumento da expectativa de vida em
países desenvolvidos (cujas populações necessitarão de cuidados hospitalares por maior
período de tempo), o elevado custo dos serviços de saúde, os avanços na tecnologia de
alimentos e ingredientes, a necessidade que as instituições públicas de pesquisa têm em
divulgarem os resultados de suas investigações e a maior cobertura dos diferentes tipos de
mídia dada a essas descobertas e às questões de saúde (ARVANITOYANNIS;
HOUWELINGEN-KOUKALIAROGLOU, 2005).
Naturalmente, todos os alimentos são funcionais, uma vez que nos proporcionam
sabor, aroma e valor nutritivo. Entretanto, nas últimas décadas, o termo funcional está sendo
aplicado a alimentos com características diferenciadas, as quais proporcionam um benefício
fisiológico adicional, além das qualidades nutricionais básicas encontradas. Tais alimentos
também são vistos como promotores de saúde e podem estar associados à redução do risco a
certas doenças (VO; KIM, 2013). Entretanto, alguns estudos esclarecem que estes produtos
isoladamente não podem garantir uma boa saúde, mas apenas melhorar a saúde quando fazem
parte de uma dieta contendo uma variedade de alimentos, incluindo frutas, vegetais, grãos e
legumes (VIEIRA; CORNÉLIO; SALGADO, 2007).
Alimento funcional é definido pela Secretaria de Vigilância Sanitária, do Ministério da
Saúde, como sendo "aquele alimento ou ingrediente que, além das funções nutritivas básicas,
33
quando consumido como parte da dieta usual, produza efeitos metabólicos e/ou fisiológicos
e/ou efeitos benéficos à saúde, devendo ser seguro para consumo sem supervisão médica"
(RDC nº 18/99) (BRASIL, 1999b).
O termo “alimentos funcionais” foi inicialmente definido no Japão, em meados da
década de 80, como alimentos similares em aparência aos alimentos convencionais, usados
como parte de uma dieta normal, e que demonstram benefícios fisiológicos e/ou reduzem o
risco de doenças crônicas, além de suas funções básicas nutricionais. O consumo regular de
alimentos funcionais pode, potencialmente, reduzir as chances de ocorrência de certos
cânceres, doenças do coração, osteoporose, problemas intestinais e muitos outros problemas
de saúde (BRANDÃO, 2002; SAAD et al., 2013).
O caráter funcional pode ser atribuído a uma qualidade inerente à matéria prima ou
uma característica implementada através de tecnologias de processamento inovadoras ou a
adição de ingredientes promotores da saúde, como os probióticos, à matriz alimentar, sendo
que as indústrias sempre buscaram ofertar novos produtos com foco neste nicho emergente de
mercado (BISTROM; NORDSTROM, 2002).
Uma definição bastante abrangente é proposta por Sgarbieri e Pacheco (1999):
"qualquer alimento, natural ou preparado, que contenha uma ou mais substâncias,
classificadas como nutrientes ou não nutrientes, capazes de atuar no metabolismo e na
fisiologia humana, promovendo efeitos benéficos, para a saúde, podendo retardar o
estabelecimento de doenças crônico-degenerativas e melhorar a saúde e a expectativa de vida
das pessoas". Como os benefícios saudáveis oferecidos por esses produtos são determinados
pelos ingredientes utilizados nas formulações, destacam-se algumas classes reconhecidas
como favorecedoras da saúde: fibras alimentares, oligossacarídeos, proteínas e peptídeos,
vitaminas, antioxidantes, minerais, ácidos graxos polinsaturados (PUFAs), isoflavonas e
outros flavonoides, e bactérias ácido láticas (VIEIRA; CORNÉLIO; SALGADO, 2007).
No Quadro 3 são enumerados os aditivos alimentares considerados potencialmente
funcionais, bem como os efeitos funcionais atribuído.
Quadro 3 - Principais aditivos alimentares com potencial funcional.
Aditivos alimentares com potencial funcional
fibra de soja, bactérias probióticas, pectina
Efeito atribuído
Redução do colesterol
β-caroteno, extratos de alho, esteroides, compostos fenólicos, Combate
“psyllium”
cardíacos
a
problemas
34
alho, chá verde, bactérias probióticas, “psyllium”
Anti-carcinógenos
ácido g-aminobutírico, pectina
Anti-hipertensivo
cálcio, boro, fosfopeptídios de caseína
Prevenção da osteoporose
ácidos graxos ω-3, extratos de gengibre, colágeno
Prevenção da artrite
licopeno, frutas e verduras contendo anti-oxidantes
Alteração do dano oxidativo
bactérias probióticas, zinco ionizado, extrato de “elderberry”
Agentes anti-infecciosos
Fonte: Adaptado de Sanders, 1998.
A suplementação de componentes com atividade reconhecidamente benéfica à saúde,
como cálcio e vitaminas, constituíam os alimentos funcionais de primeira geração. Por outro
lado, esse conceito voltou-se principalmente para aditivos alimentares, que podem exercer
efeito benéfico sobre a composição da microbiota intestinal. Os prebióticos e os probióticos
são os aditivos alimentares que compõem esses alimentos funcionais (SAAD, 2006).
As culturas probióticas têm sido utilizadas no desenvolvimento de produtos
funcionais, nos quais os micro-organismos probióticos atuam como agentes tecnológicos,
melhorando as características do produto tradicional, tal como a redução da pós-acidificação,
e como agentes terapêuticos, promovendo efeitos benéficos nos indivíduos que os ingerem.
Para isso, o micro-organismo utilizado deve apresentar comprovação dos efeitos benéficos e
se apresentar em concentração suficiente para sua atuação durante toda a vida de prateleira do
produto (MORETTI, 2009).
Os probióticos são definidos como micro-organismos vivos capazes de melhorar o
equilíbrio microbiano intestinal produzindo efeitos benéficos à saúde do indivíduo (BRASIL,
2002b). Considerando, como é admitido comumente, que a fermentação pode melhorar a
digestibilidade de alimentos e produzir vitaminas e co-fatores nos produtos alimentícios, as
bactérias probióticas têm um efeito benéfico na saúde humana (GILLILAND, 1989).
Holzapfel et al. (1998) optam pela definição de probióticos proposta por Havenaar et
al. (1992), a qual define probióticos como culturas puras ou mistas de micro-organismos
vivos (bactérias láticas e outras bactérias ou leveduras aplicadas como células secas ou em um
produto fermentado) que quando aplicadas aos animais ou ao homem, tem efeitos benéficos
ao hospedeiro promovendo o balanço de sua microbiota intestinal. Os autores discutem que
esta definição é mais ampla e vantajosa, pois não restringe os efeitos probióticos à microbiota
intestinal, mas também às comunidades microbianas de outras partes do corpo.
Segundo Leroy, Verluyten e Vuyst (2006) e Ammor e Mayo (2007), os probióticos
necessitam ser ingeridos em quantidades suficientes para exercerem efeito benéfico sobre a
35
fisiologia e saúde do hospedeiro. Vários efeitos benéficos à saúde estão associados com o
consumo de probióticos, como melhoria do trânsito intestinal, facilitando a digestão; alívio
dos sintomas de intolerância à lactose; melhoria da absorção de determinados nutrientes;
aumento da resposta imune, pelo estímulo da produção de anticorpos e da atividade fagocítica
contra patógenos no intestino e em outros tecidos do hospedeiro; redução dos episódios de
diarreia; controle das infecções intestinais; prevenção ou supressão de câncer de cólon;
redução do colesterol sanguíneo; além da exclusão competitiva e da produção de compostos
antimicrobianos (SANDINE et al., 1972; GILLILAND, SPECK, 1977; KIM, GILLILAND,
1983; FULLER, 1989; GILLILAND, 1989; TEJADA-SIMON et al., 1999; LEE et al., 1999;
GOMES, MALCATA, 1999; SHORTT, 1999; SREEKUMAR, HOSONO, 2000; NAIDU,
CLEMENS, 2000; HEENAN; ADAMS; HOSKEN, 2002; NOMOTO, 2005; SINGH et al.,
2011).
Para ser considerado como probiótico o micro-organismo deve necessariamente
sobreviver às condições adversas do estômago e colonizar o intestino, mesmo que
temporariamente, por meio da adesão ao epitélio intestinal (HUANG; ADAMS, 2004;
KAILASAPATHY; CHIN, 2000).
Em condições normais, inúmeras espécies de bactérias estão presentes no intestino, as
quais em sua maioria são anaeróbias estritas (LEE et al., 1999). A microbiota intestinal exerce
influência considerável sobre uma série de reações bioquímicas do hospedeiro. Paralelamente,
quando em equilíbrio, impede que micro-organismos potencialmente patogênicos presentes
exerçam seus efeitos patogênicos. Por outro lado, o desequilíbrio dessa microbiota pode
resultar na proliferação de patógenos, com consequente infecção bacteriana (ZIEMER;
GIBSON, 1998).
A microbiota saudável é definida como a microbiota normal que conserva e promove
o bem estar e a ausência de doenças, especialmente do trato gastrintestinal. A correção das
propriedades da microbiota autóctone desequilibrada constitui a racionalidade da terapia por
probióticos (ISOLAURI; SALMINEN; OUWEHAND, 2004). A influência benéfica dos
probióticos sobre a microbiota intestinal humana inclui fatores como os efeitos antagônicos e
a
competição
contra
micro-organismos
indesejáveis
e
os
efeitos
imunológicos
(PUUPPONEN-PIMIÄ et al., 2002). Dados experimentais indicam que diversos probióticos
são capazes de modular algumas características da fisiologia digestiva, como a imunidade da
mucosa e a permeabilidade intestinal (FIORAMONTI; THEODOROU; BUENO, 2003). A
ligação de bactérias probióticas aos receptores da superfície celular dos enterócitos também
36
dá início às reações em cascata que resultam na síntese de citocinas (KAUR; CHOPRA;
SAINI, 2002).
Os micro-organismos benéficos podem ser aplicados principalmente em bebidas
lácteas, mas também em produtos à base de cereais, fórmulas para alimentação infantil, sucos
de frutas, sorvetes e produtos cárneos (COSTA et al., 2013; ERKKILÄ et al., 2001;
LEANDRO et al., 2013; MAKINEN et al., 2012; PAPAMANOLI et al., 2003;
RANADHEERA et al., 2013; RUIZ-MOYANO et al., 2008; YING et al., 2013). Dentre os
probióticos, as culturas mais comumente utilizadas são constituídas por micro-organismos
produtores de ácido lático, em particular lactobacilos e bifidobactérias, que são adicionados a
produtos lácteos fermentados ou comercializados na forma liofilizada (ANAL; SINGH,
2007).
Os lactobacilos constituem um importante grupo de bactérias ácido láticas, estando
amplamente difundidos na natureza. Muitas espécies têm aplicações na indústria de alimentos,
sendo utilizadas como culturas iniciadoras em leites fermentados, queijos e soro de leite
(PRASAD; GHODEKER, 1991). O gênero Lactobacillus é, certamente, o mais amplo dos
gêneros incluídos dentro deste grupo, sendo que diversas espécies já foram relatadas por
vários autores como produtoras de substâncias antimicrobianas (RACCACH; McGRATH;
DAFTARIAN, 1989; EL-ZINEY et al., 1999; ZAMFIR et al., 2000; AHMADOVA et al.,
2013). Tais substâncias ajudam na manutenção da qualidade do produto lácteo processado,
suprimindo o crescimento tanto de micro-organismos deteriorantes, quanto de bactérias
potencialmente patogênicas (GILLILAND; SPECK, 1977; PRASAD; GHODEKER, 1991;
SAMESHIMA et al., 1998; PAN et al., 2009). Sobre este aspecto, alguns ácidos,
principalmente ácido lático e acético, são utilizados como conservantes de alimentos, inibindo
o crescimento de micro-organismos contaminantes e patogênicos (VAN NETTEN; MOSSEL;
HUIS IN’T VELD, 1997; SILVA, 1999; CASTILLO et al., 2001).
Fuller (1989) enumerou três possíveis mecanismos de atuação dos probióticos, sendo o
primeiro deles a supressão do número de células viáveis mediante produção de compostos
com atividade antimicrobiana, a competição por nutrientes e a competição por sítios de
adesão. O segundo desses mecanismos seria a alteração do metabolismo microbiano, pelo
aumento ou diminuição da atividade enzimática. O terceiro seria o estímulo da imunidade do
hospedeiro, por meio do aumento dos níveis de anticorpos e o aumento da atividade dos
macrófagos. Segundo Naidu e Clemens (2000), o espectro de atividade dos probióticos pode
ser dividido em efeitos nutricionais, fisiológicos e antimicrobianos.
37
De uma maneira geral, os papéis das bactérias probióticas em fermentações láticas são
auxiliar na (i) conservação do leite através da produção de ácido lático e, possivelmente,
compostos antimicrobianos; (ii) na produção de compostos de sabor e aroma (como por
exemplo o acetaldeído em iogurtes e queijos) e outros metabólitos (tal como polissacarídeos
extracelulares) que fornecerão um produto com propriedades sensoriais desejáveis pelo
consumidor; (iii) na melhora do valor nutricional do alimento, como, por exemplo, através da
liberação de aminoácidos livres ou da síntese de vitaminas; e (iv) na provisão de propriedades
terapêuticas e profiláticas especiais para prevenção de câncer e controle dos níveis de
colesterol sérico (PARVEZ et al., 2006).
Para que os benefícios à saúde produzidos por bactérias probióticas sejam obtidos, é
necessária a ingestão de uma dose diária de 108 a 1010 UFC/g ou mL de alimento (REID et al.,
2003). Assim, considerando um consumo de produtos lácteos de 100 g, estes devem conter
pelo menos 106 a 107 UFC/g de bactérias probióticas viáveis no momento da compra do
produto e dentro do seu prazo de validade (ANVISA, 2001; ANVISA, 2007; MARUYAMA
et al., 2006; RYBKA; FLEET, 1997; VINDEROLA; RENHEIMER, 2000). Logo após a
ingestão de alimentos probióticos, as bactérias são encontradas distribuídas em regiões
específicas do trato intestinal, de acordo com as condições de cada região, como
disponibilidade de nutrientes, pH, potencial redox, fatores químicos e físicos. Em função
disso, os lactobacilos colonizam o intestino delgado, enquanto as bifidobactérias colonizam o
intestino grosso (HOLZAPFEL et al., 1998).
A seleção de bactérias probióticas tem como base os seguintes critérios preferenciais:
o gênero ao qual pertence, visto que a bactéria deve ser de origem humana; a estabilidade
frente ao ácido e à bile; a capacidade de aderir à mucosa intestinal; a capacidade de colonizar,
ao menos temporariamente, o trato gastrintestinal humano; a capacidade de produzir
compostos antimicrobianos; e ser metabolicamente ativo no nível do intestino. Ainda, deve
ser considerada a segurança para uso humano, o histórico de não patogenicidade e não devem
estar associadas a outras doenças, tais como endocardite, além da ausência de genes
determinantes da resistência aos antibióticos (COLLINS; THORNTON; SULLIVAN, 1998;
LEE et al., 1999; SAARELA et al., 2000). Adicionalmente, as espécies devem ter capacidade
de fermentar e acidificar o leite até um valor de pH entre 4,4 e 4,6 em um tempo de no
máximo 14 a 16 horas e apresentar atuação benéfica nas características sensoriais dos
produtos (KAPITULA; KLEBUKOWSKA; KORNACKI, 2008).
A viabilidade e a atividade das bactérias probióticas são considerações importantes
visto que devem sobreviver no alimento durante sua vida de prateleira e durante o trânsito sob
38
condições ácidas no estômago e resistir à degradação pelas enzimas hidrolíticas e sais biliares
(VASILJEVIC; SHAH, 2008). Segundo Gueimond et al. (2004) e Kapitula, Klebukowska e
Kornacki (2008), a viabilidade e a atividade das culturas probióticas podem ser afetadas pelos
seguintes fatores:
 Durante a produção de preparações probióticas: presença de ácidos orgânicos
durante o cultivo, concentração (alta pressão osmótica, baixa atividade de água, alta
concentração de alguns íons), temperatura (congelamento, vácuo e secagem
atomizada), estocagem prolongada (exposição ao oxigênio e oscilação de
temperatura);
 Durante a produção de um produto contendo probióticos: escassez de nutrientes,
antagonismo por alguma espécie, aumento na acidez, potencial redox positivo
(presença de oxigênio), presença de compostos antimicrobianos (por exemplo,
peróxido de hidrogênio e bacteriocinas) e temperatura de estocagem;
 Durante o trânsito gastrointestinal: ácidos e sucos gástricos, sais biliares e
antagonismo microbiano.
Segundo o Food and Drug Administration (FDA), algumas bactérias são permitidas
para o emprego em alimentos e entre elas estão as probióticas. Entre os micro-organismos
empregados como probióticos, destacam-se as bactérias pertencentes aos gêneros
Bifidobacterium e Lactobacillus e, em menor escala, as bactérias Enterococcus faecium e
Streptococcus thermophilus. Dentre as bactérias pertencentes ao gênero Bifidobacterium,
destacam-se B. bifidum, B. breve, B infantis, B. lactis, B. longum e B. thermophilum (SAAD,
2006; SANDERS, KLAENHAMMER, 2001).
Dentre as bactérias láticas pertencentes ao gênero Lactobacillus, destacam-se L.
acidophilus, L. delbrueckii subsp. bulgaricus, L. helveticus, L. casei - subsp. Paracasei e
subsp. tolerans, L. paracasei, L. fermentum, L. reuteri, L. johnsonii, L. plantarum, L.
rhamnosus e L. salivarius (COLLINS; THORNTON; SULLIVAN, 1998; LEE et al., 1999;
SAAD, 2006; SANDERS, KLAENHAMMER, 2001).
Apesar das culturas probióticas de Lactobacillus sp. e de Bifidobacterium sp. serem
consideradas GRAS (GENERALLY RECOGNIZED AS SAFE), é necessária a determinação
da segurança na utilização da cepa antes do lançamento e da divulgação de um novo produto
(SALMINEN et al., 1998; O’BRIEN et al., 1999).
39
4.4 QUEIJOS COMO VEÍCULO DE MICRO-ORGANISMOS PROBIÓTICOS
Em tecnologia alimentar, procura-se desenvolver novos produtos com elevada
qualidade, sendo possuidor de grande valor acrescentado, como os alimentos funcionais (ou
nutracêuticos). Neste âmbito, segundo Gomes e Malcata (1999), o aumento do valor nutritivo
e terapêutico trazido pelas bifidobactérias tornou-as alvo preferencial de uma série de
programas de investigação aplicada; gerou-se, então, um interesse considerável no sentido da
incorporação das bifidobactérias em determinados alimentos, tendo sido muitos os produtos
introduzidos no mercado como veículos para tais agentes probióticos, entre eles alimentos
infantis, leites fermentados, queijos e outros produtos lácteos.
As espécies mais utilizadas para a obtenção destes produtos são de origem humana,
como, por exemplo, Bifidobacterium adolescentis, B. bifidum, B. breve, B. infantis, B. longum
(a mais comum e com maior êxito), Lactobacillus acidophilus, L. casei subsp. rhamnosus e
Enterococcus faecium (GOMES; MALCATA, 1999; SAAD, 2006); considera-se que tais
espécies reúnem as condições mais adequadas para fazer face às necessidades fisiológicas do
hospedeiro, podendo mais facilmente colonizar o intestino. Outros estudos apontam para o
uso de estirpes de origem animal, considerando que estas estirpes são de mais fácil cultivo e
mais resistentes às condições adversas prevalecentes nos processos industriais, como baixos
valores de pH e presença de oxigênio. A estirpe B. lactis demonstra um satisfatório potencial
como aditivo alimentar, além de efeito benéfico desencadeado após a sua ingestão (KLAVER;
KINGMA; WEERKAMP, 1993) e boa tolerância a ácidos e ao oxigênio molecular (GOMES;
MALCATA et al., 1998a, b).
As estirpes probióticas podem ser adicionadas como cultura única, ou em conjunto
com outras bactérias láticas, durante a fermentação, ao produto final já fermentado ou ainda
ao produto fresco antes da respectiva distribuição. Os queijos são produtos com características
peculiares que conferem proteção às bactérias probióticas contra a ação do oxigênio, baixo pH
e sais biliares, durante a sua passagem pelo trato gastrintestinal. Esse conjunto de
características, o qual inclui, entre outros, pH próximo ao neutro, atividade de água
normalmente elevada (dependendo, obviamente, da quantidade de sal do queijo e das
condições de maturação, no caso de ser um produto maturado), matriz sólida (que facilita o
“inserção da bactéria”) e concentração relativamente elevada de gordura, leva a proposição
que esses produtos sejam mais adequados como veículos para os probióticos quando
comparado aos leites fermentados e iogurtes. Por outro lado, alguns queijos apresentam um
período de maturação muito longo, o que dificulta a sobrevivência de micro-organismos
40
probióticos (GARDINER et. al., 1998; STANTON et. al., 1998; DAIGLE et al., 1999;
CORBO et al., 2001; HELLER et al., 2003; BOYLSTON et al., 2004; BERGAMINI et al.,
2005).
Assim como ocorre com praticamente todos os outros produtos alimentícios, os
principais pontos relacionados a modificações nos processos de elaboração de queijos podem
sucumbir quanto à sua eficiência, qualidade, sabor, segurança, saúde e nutrição. No caso
específico dos queijos elaborados com a adição de culturas probióticas, o produto deve
garantir uma concentração razoável de probióticos no momento do consumo para que, ao final
do trato gastrintestinal, se apresente em doses benéficas à saúde. Estudos com diferentes tipos
de queijos mostraram variações em seu período máximo de armazenamento, quando
considerada a viabilidade das bactérias probióticas (ROSS et al., 2000).
Diversos tipos de queijo foram testados como veículos para cepas probióticas de
Lactobacillus e de Bifidobacterium, revelando-se apropriados. Dentre os queijos testados para
esse fim, destacam-se os queijos Cheddar (DINAKAR, MISTRY, 1994; GARDINER et al.,
1998), Gouda (GOMES; VIEIRA; MALCATA, 1998), Cottage (BLANCHETTE et al.,
1996), Crescenza (GOBBETTI et al., 1997) e queijo fresco (ROY; MAINVILLE; MONDOU,
1997; VINDEROLA; REINHEIMER, 2000), incluindo o Minas frescal (BURITI et al., 2005;
BURITI, ROCHA, SAAD, 2005; SOUZA et al., 2008).
Em estudo com queijo tipo Cheddar, utilizando a cepa probiótica Enterococcus
faecium, Gardiner et al. (1999) relataram que esse queijo demonstrou melhor capacidade
tamponante, oferecendo melhor proteção à cultura probiótica no que diz respeito à exposição
ao suco gástrico, quando comparado ao iogurte. Os autores concluíram que o queijo Cheddar
é tão ou mais eficiente que o iogurte como veículo de micro-organismos probióticos viáveis
no trato gastrintestinal de suínos, mesmo após 15 meses de fabricação. Por outro lado, as
cepas de L. salivarius testadas não sobreviveram ao processo de maturação do queijo
(GARDINER et al., 1998). Essas constatações reforçam a necessidade de se estudar cada
cepa, em particular, em produtos alimentícios específicos candidatos a serem usados como
veículos de micro-organismos probióticos.
Daigle et al. (1999) relataram um estudo com queijo semelhante ao Cheddar produzido
com leite micro filtrado, o qual foi padronizado por meio da adição de creme, enriquecido
com retentato de fosfocaseinato e fermentado com Bifidobacterium infantis (concentração
inicial de 107 e 108 UFC/g de creme). Os autores obtiveram contagens de bifidobactéria em
níveis acima de 106 UFC/g durante, pelo menos, 12 semanas. Paralelamente, não foram
observados efeitos da cultura sobre as características organolépticas dos queijos. A adição de
41
Lactobacillus helveticus WSU19 ao mesmo tipo de queijo contribuiu para uma melhoria do
sabor do produto após 6 meses de armazenamento (DRAKE et al., 1996).
Gardiner et al. (2002) estudaram a utilização de uma cultura submetida à secagem em
spray-dryer na produção de queijo Cheddar probiótico. Os autores relataram que a população
inicial (dia 0) de L. paracasei NFBC 338 passou de 2 x 107 UFC/g para 7,7 x 107 UFC/g após
3 meses de maturação do queijo. Resultados de Ong, Henriksson e Shah (2006) também
mostraram que o queijo cheddar é um veículo efetivo de micro-organismos probióticos. Por
outro lado, em queijo Cottage, B. infantis sobreviveu de forma satisfatória nos 10 primeiros
dias de armazenamento, não sendo, entretanto, detectado aos 28 dias (BLANCHETTE et al.,
1996).
A incorporação de três cepas probióticas - B. bifidum, B. infantis, B. longum - ao
queijo Crescenza foi testada, sendo observado que a adição de Bifidobacterium sp. afetou as
características de textura do queijo. O queijo adicionado de B. bifidum diferiu
significativamente do queijo controle (padrão) em relação ao sabor. A intensidade do sabor
dos queijos com B. bifidum e B. longum adicionados individualmente foram ligeiramente
maiores, em comparação ao controle (GOBBETTI et al., 1997).
O tempo de armazenamento de diferentes queijos contendo probióticos estudados
varia, principalmente, em função do tipo de queijo produzido (maturado ou fresco, período e
temperatura de maturação), da cultura adicionada e do seu inóculo. Assim, a sobrevivência de
B. lactis e de L. acidophilus em queijo Gouda foi de 9 semanas (GOMES; VIEIRA;
MALCATA, 1998); de B. bifidum Bb02 e de B. longum Bb46 em queijo Canestrato-Pugliese
foi de 56 dias (CORBO et al., 2001); de L. acidophilus e de Bifidobacterium sp. em queijo
maturado Festivo com teor reduzido de gordura foi de 16 semanas (RYHÄNEN;
PIHLANTO-LEPPÄLÄ; PAHKALA, 2001); de B. breve e de B. longum em queijo fresco foi
de 15 dias (ROY; MAINVILLE; MONDOU, 1997); de uma combinação de cepas de B.
bifidum e L. acidophilus em queijo fresco argentino foi de 60 dias (VINDEROLA et al., 2000)
e de L. acidophilus e de L. paracasei em queijo fresco minas frescal foi de 21 dias
(JURKIEWICZ, 1999; BURITI et al., 2005; BURITI; ROCHA; SAAD, 2005; SOUZA et al.,
2008).
No Brasil, estudos realizados com queijo minas frescal revelaram populações de
probióticos superiores a 106 UFC/g durante o armazenamento refrigerado do produto por até
21 dias. O queijo mostrou-se veículo apropriado para L. paracasei LBC-82 (BURITI et al.,
2005), L. acidophilus La-5 (BURITI; ROCHA; SAAD, 2005), cultura ABT – L. acidophilus
42
La-5 + B. animalis Bb-12 + Streptococcus thermophilus (BURITI et al., 2007b) e L.
acidophilus La-5 + S. thermophilus (SOUZA et al., 2008).
A viabilidade de L. acidophilus, assim como de L. paracasei em queijo minas frescal
foi ligeiramente favorecida em queijos adicionados da cultura starter tipo O, composta por
Lactococcus lactis subsp. lactis e Lactococcus lactis subsp. cremoris, comparada à
viabilidade em queijos acidificados diretamente com ácido lático. Entretanto, os queijos com
a cultura O apresentaram características sensoriais e de textura instrumental mais
desfavoráveis, em virtude da diminuição excessiva de pH ao final do período de
armazenamento (BURITI et al., 2005; BURITI; ROCHA; SAAD, 2005).
Estudos com queijos petit-suisse, produzidos com massa-base de queijo quark
contendo a cultura starter de S. thermophilus e os probióticos L. acidophilus e B. lactis,
também foram realizados neste tipo de queijo. Maruyama et al. (2006) verificaram que as
populações de probióticos mantiveram-se acima de 6,4 log UFC/g para L. acidophilus Lac4 e
de 7,3 log UFC/g para B. animalis subsp. lactis BL04 (anteriormente classificada como B.
longum), em diferentes formulações de queijo petit-suisse contendo combinações das gomas
xantana, guar, carragena e pectina. Trabalhando com as mesmas cepas, Cardarelli et al. (2008)
observaram, em queijos petit-suisse simbióticos contendo os prebióticos inulina, oligofrutose
e/ou mel, que L. acidophilus e B. lactis estiveram sempre superiores a 6 log UFC/g e a 7
UFC/g, respectivamente, com o melhor desempenho apresentado por B. lactis durante todo o
armazenamento (28 dias).
O emprego de L. paracasei em co-cultura com S. thermophilus em queijo fresco
cremoso simbiótico foi estudado por Buriti, Cardarelli e Saad (2007) e Buriti et al. (2007a).
Buriti, Cardarelli e Saad (2007) verificaram populações acima de 7 log UFC/g de L. paracasei
durante 21 dias de armazenamento dos queijos simbióticos e probióticos, produzidos,
respectivamente, com e sem a adição da fibra prebiótica inulina. No mesmo estudo, os microorganismos L. paracasei e S. thermophilus em co-cultura contribuíram para a bioconservação
dos queijos probióticos e simbióticos, tendo sido efetivos na inibição de contaminantes,
incluindo coliformes totais, Staphylococcus sp. e Staphylococcus DNAse positivos (BURITI;
CARDARELLI; SAAD, 2007). Adicionalmente, a fibra inulina melhorou as características
sensoriais dos queijos simbióticos (BURITI; CARDARELLI; SAAD, 2008), não tendo sido
degradada pelas culturas presentes durante o armazenamento do produto (BURITI et al.,
2007a).
Em estudos realizados com queijo Minas frescal fabricado com 1% de cultura
probiótica composta por S. thermophilus, B. lactis e L. acidophilus e mantido armazenado
43
durante 21 dias a 8,5 °C, a viabilidade de L. acidophilus permaneceu estável nos 14 primeiros
dias, aumentando ligeiramente após 21 dias. A contagem de probióticos foi de 1,3 x 10 6 a 3,4
x 107 UFC/g, enquanto a de S. thermophilus variou de 3,8 x 108 a 8,0 x 108 UFC/g
(OLIVEIRA et al., 1996; OKAZAKI et al., 2001).
Cichoski et al. (2008) em estudo com adição de probióticos ao queijo prato obtiveram
melhor desenvolvimento das bactérias ácido lácticas, maiores valores de pH e lactose, e baixa
acidez, quando comparado ao queijo produzido com as culturas lácteas tradicionais.
Gomes e Malcata (1999) relataram que o processamento de queijo de leite de cabra
com adição das culturas probióticas Bifidobacterium lactis e L. acidophilus pode ser
empregado para a obtenção de um queijo com boas características de sabor e textura. Os
autores observaram que a sobrevivência das cepas probióticas mostrou-se dependente das
características físico-químicas do queijo, mas que as contagens finais desses microorganismos revelaram-se acima do limiar aceitável para o efeito probiótico (106 UFC/g).
Outras pesquisas evidenciam o efeito protetor de alguns alimentos, incluindo
diferentes tipos de queijos, no que diz respeito à sobrevivência de várias cepas probióticas
frente às condições gastrintestinais simuladas. Dentre os alimentos testados para esse fim,
destacam-se suco de frutas (CHAMPAGNE; GARDNER, 2008); extrato de semente de uva
(LAURENT;
BESANCON;
CAPORICCIO,
2007);
matrizes
de
soro
de
queijo
(MADUREIRA et al., 2005; MADUREIRA et al., 2011a) e salame ibérico (RUIZ-MOYANO
et al., 2008).
Além disso, evidenciando o potencial probiótico de algumas estirpes bacterianas,
alguns estudos in vitro ainda mostram o potencial destas bactérias no que diz respeito à
atividade antimicrobiana, estabelecidas pela ação de diferentes compostos sintetizados quando
estas culturas são adicionadas a uma matriz alimentar, inibindo o crescimento de microorganismos
deteriorantes
e
patogênicos
(AHMADOVA
et
al.,
2013;
BRUNO;
LANKAPUTHRA; SHAH, 2002; MADUREIRA et al., 2011b; ONG; HENRIKSSON;
SHAH, 2007; PAN et al., 2009; SAMESHIMA et al., 1998; THARMARAJ; SHAH, 2009;
TALWALKAR et al., 2004; TODOROV; DICKS, 2006).
Apesar de se encontrar na literatura vários trabalhos que envolvem a utilização de
queijo como veículos de probióticos, o Mercado Brasileiro de produtos fermentados ainda
carece de disponibilidade maior destes tipos de queijos. Os produtos mais encontrados, dentro
deste nicho de mercado, são principalmente os leites fermentados. Além disto, as pesquisas
referentes à adição de culturas probióticas em queijos estão voltadas para queijos finos, a
exemplo de Cheddar, Cottage, Crescenza e cremoso, havendo poucos relatos relacionados a
44
queijos mais populares, como o tipo coalho adicionado destas bactérias. Há, portanto, uma
carência de pesquisas que abordem a tecnologia de fabricação desta variedade de queijo,
destacando-se os obtidos a partir de leite caprino, bem como os efeitos das culturas láticas
probióticas nas suas características tecnológicas, físicas, físico-químicas, microbiológicas e
sensoriais.
5 MATERIAIS E MÉTODOS
Os experimentos foram conduzidos no Setor de Caprinocultura do Centro de Formação
de Tecnólogos/Campus III/ da Universidade Federal da Paraíba; Laboratório de Bromatologia,
Departamento de Nutrição, Centro de Ciências da Saúde, da Universidade Federal da Paraíba;
Laboratório de Técnica Dietética, Departamento de Nutrição, Centro de Ciências da Saúde, da
Universidade Federal da Paraíba e Universidade Federal de Pernambuco; e Laboratório de
Microbiologia de Alimentos, Departamento de Nutrição, Centro de Ciências da Saúde,
Universidade Federal da Paraíba.
5.1 COLETA DOS MATERIAIS
O leite de cabra pasteurizado (65 ºC/30 min.) foi obtido de raças nativas, pertencentes
à Estação Experimental do Centro de Formação de Tecnólogos/Campus III/UFPB
(Laboratório de Caprinocultura), sendo transportado em recipiente isotérmico contendo gelo
até o Laboratório de Técnica Dietética (CCS/UFPB), onde foi armazenado sob refrigeração
por no máximo 1 dia até o momento do processamento em pequena escala dos queijos. As
culturas láticas, o ácido lático e o coalho que foram utilizados na produção dos queijos
coalhos foram disponibilizados pela Christian Hansen® (Valinhos, Minas Gerais, Brasil).
5.2 ELABORAÇÃO DOS QUEIJOS CAPRINOS
Foram processados cinco diferentes tipos de queijos tipo coalho caprinos em 3
experimentos, a citar: T1 (controle), contendo a cultura mesófila convencional starter
composta por Lactococcus lactis subsp. lactis e Lactococcus lactis subsp. cremoris (R704,
lote 2937721); T2, contendo Lactobacillus acidophilus (LA-5, lote 2914230); T3, com
Lactobacillus paracasei (L. casei-01, lote 2910976); T4 contendo Bifidobacterium lactis (BB
45
12, lote 2280202) e T5 com a co-cultura contendo todos os micro-organismos probióticos em
uso associado (proporção 1:1:1 p/p).
Os queijos foram elaborados da forma a ser descrita a seguir, conforme metodologia
descrita por Laguna e Landim (2003). O leite foi submetido a um tratamento térmico (90
ºC/10 min.) (Fig. 1C) e em seguida resfriado a 37 ºC. Posteriormente, foi adicionado ácido
lático (85%) na proporção de 0,25 mL/L (diluído previamente na proporção de 1:10 v/v). Em
seguida, as culturas láticas liofilizadas foram adicionadas isoladamente conforme os
tratamentos relatados e na forma combinada (co-cultura), na concentração de 10 mg/L de leite
utilizado. Também foram adicionados solução de cloreto de cálcio a 50% (0,5 mL/L), com a
finalidade de repor o cálcio perdido durante o processo de pasteurização, e coalho líquido (0,9
mL/L) diluído na mesma quantidade de água mineral. O leite foi homogeneizado e mantido a
uma temperatura de 37 ºC até a completa coagulação da massa (aproximadamente, 40 min.).
Após verificação do ponto de corte (Fig. 2E), o coágulo formado foi cortado no sentido
vertical e horizontal, com auxílio de uma lira (Fig. 3A), e em seguida foi homogeneizado por
cerca de 20 a 40 min. Metade do soro foi drenado e aquecido a 55 ºC, sendo colocado
novamente sobre a massa, que foi homogeneizada por 5 a 10 min. Em seguida, a massa foi
dessorada e parte do soro foi utilizada para elaboração da salmoura. A massa foi misturada
com a salmoura sendo novamente drenada e, então, acondicionada em fôrmas perfuradas
(Fig. 3D), de modo que se obtivessem queijos com, aproximadamente, 250 g ao final da
prensagem. Em seguida, foram submetidos a prensas consecutivas durante 4 h (Fig. 4A), de
modo que após 1 h de prensagem, a massa foi virada no interior das formas (Fig. 4B) e a
posição destas alternada no interior da prensa, até que todo o resíduo de soro fosse
completamente drenado. Os queijos obtidos foram embalados a vácuo (Fig. 4C) e
acondicionados sob temperatura de refrigeração (10 ± 1 ºC) até o momento das análises (Fig.
4D).
A
B
C
Figura 1 – Coleta e pasteurização do leite: (A) Parte do rebanho de cabras leiteiras da UFPB
– Campus III; (B) Leite caprino embalado; (C) Pasteurização.
Fonte: Própria.
46
A
B
C
D
E
Figura 2 – Materiais para fabricação do queijo e teste do coágulo: (A) Ácido lático; (B)
Cultura liofilizada; (C) Cloreto de cálcio; (D) Coalho; (E) Teste de corte da coalhada.
Fonte: Própria.
A
B
C
D
Figura 3 – Processamento dos queijos: (A) Corte da massa com lira; (B) Homogeneização da
massa; (C) Retirada de soro; (D) Acondicionamento da massa em fôrmas perfuradas.
Fonte: Própria.
A
B
C
D
Figura 4 – Processamento, embalagem e armazenamento: (A) Prensagem; (B) Viragem; (C)
Selamento a vácuo; (D) Armazenamento dos queijos sob temperatura de refrigeração (10 °C).
Fonte: Própria.
5.3 AVALIAÇÃO DO RENDIMENTO E SINERESE DOS QUEIJOS
Após o processamento, o rendimento de cada lote de queijo tipo coalho foi expresso
(em g de queijo/10 L de leite) como peso de queijo fresco em gramas obtido a partir de 10 L
de leite utilizado. A sinerese (em g/100 g) foi calculada como o peso de soro de leite liberado
por cada grama de queijo em sua própria embalagem após o armazenamento em diferentes
tempos de armazenamento refrigerado (1, 7, 14 e 21 dias) dividido pelo peso do queijo em
47
gramas da mesma embalagem e multiplicado por 100 (BURITI et al., 2005). O cálculo destes
parâmetros foi feito com base nas fórmulas descritas abaixo:
 Rendimento = Peso em gramas de queijo produzido;
10 L de leite utilizado
 Sinerese = Peso em gramas de soro x 100
Peso em gramas do queijo
5.4 ANÁLISES FÍSICO-QUÍMICAS
Após elaboração dos diferentes tipos de queijo, estes foram submetidos a análises de
determinação de pH, acidez titulável em ácido lático, umidade, extrato seco total (EST),
cinzas, lipídios por Gerber, lactose, proteína bruta e índice proteolítico, de acordo com a
AOAC (2000); atividade de água de acordo com Manual Aqualab (AQUALAB, 2001) e
cloreto de sódio de acordo com Lanara (1981). Estas análises foram realizadas em triplicata
nos tempos 1, 7, 14 e 21 dias de armazenamento refrigerado (10 ± 1 ºC).
5.5 ANÁLISES MICROBIOLÓGICAS
As análises microbiológicas das amostras de queijo dos diferentes tratamentos foram
realizadas após 1, 7, 14 e 21 dias de armazenamento refrigerado (10 ±1 ºC), segundo
metodologia preconizada por Vanderzant e Spplittstoesser (1992). Para tal, inicialmente, em
cada intervalo, as amostras de queijo foram diluídas (1:9 p/v) em água peptonada 0,1% estéril
(diluição 10-1), seguindo-se o processo de diluição seriada até a obtenção da diluição 10-12.
5.5.1 Viabilidade das Bactérias Láticas
A viabilidade das bactérias láticas consistiu no monitoramento das contagens de
Lactococcus lactis subsp. lactis e Lactococcus lactis subsp. cremoris (T1 – cultura mesófila
convencional), Lactobacillus acidophilus (T2), Lactobacillus paracasei (T3), Bifidobacterium
lactis (T4), e co-cultura (T5) nos queijos caprinos tipo coalho adicionados destas culturas.
Alíquotas de 0,1 mL de cada diluição das amostras foram transferidas para placas contendo
ágar DeMan-Rogosa-Sharpe (MRS) e incubadas a 37 °C por 48 horas, sob anaerobiose (BD
GasPakTM EZ Anaerobe container system, Becton, Dickinson and Company, USA) - com
48
exceção do T1 que foi incubado em microaerofilia. Após o término do período de incubação,
foi realizada a contagem do número de unidades formadoras de colônias (UFC), sendo os
resultados expressos em log de UFC/g.
5.5.2 Avaliação da Qualidade Sanitária
 Contagem de coliformes totais e fecais: foi realizada através da técnica de tubos
múltiplos, onde 1 mL de cada diluição seriada foi inoculada em Caldo Lactosado com Bile e
Verde Brilhante (CLBVB) e caldo EC incubados a 37 ºC/48 horas e 44,5 ºC/24 horas,
respectivamente. Os resultados foram expressos em Número Mais Provável de coliformes
fecais ou totais por grama da amostra (NMP/g).
 Contagem de Staphylococcus coagulase positiva: foi realizada através da técnica de
plaqueamento em superfície, utilizando-se como inóculo 0,1 mL das diluições decimais e
como meio de contagem o Ágar Baird-Parker adicionado de telurito de potássio a 1% e
emulsão de gema de ovo e incubado a 37 °C por um período de 48 horas. Após o período de
incubação, foi realizada a contagem do número de colônias típicas. Foram consideradas como
colônias típicas àquelas que apresentaram as seguintes características: circulares, pretas,
pequenas, lisas, convexas, com bordas perfeitas, rodeadas por uma zona opaca e/ou halo
transparente. Tais colônias foram isoladas em Ágar Nutriente inclinado (37 ºC por 24 horas),
sendo em seguida submetidas ao teste de coagulase.
 Detecção de Salmonella sp.: A análise foi realizada através de uma etapa de préenriquecimento da amostra utilizando-se Caldo Lactosado, seguido por uma etapa de
enriquecimento seletivo utilizando-se Caldo Tetrationato e Caldo Selenito Cistina. Em
seguida, fez-se plaqueamento de alíquotas dos caldos de enriquecimento seletivo em Ágar
Bismuto Sulfito e Ágar Entérico de Hektoen. As colônias com característica típicas (colônias
presuntivas) de Salmonella foram isoladas em Ágar Nutriente, sendo finalmente realizados os
testes bioquímicos confirmatórios.
 Detecção de Listeria monocytogenes: A detecção de presença ou ausência de
Listeria foi realizada, inicialmente, por uma etapa de enriquecimento seletivo utilizando-se o
Caldo de Enriquecimento para Listeria. Após essa etapa foi realizado plaqueamento seletivo
49
em Ágar Oxford (AO), Ágar Palcam (AP) e Ágar Triptose com Ácido Nalidíxico (ATN). A
confirmação bioquímica de Listeria sp. foi realizada por meio da verificação da produção de
catalase, observação das características morfológicas e tintoriais, verificação do crescimento
típico em meio semissólido e, adicionalmente, por meio da verificação da incapacidade de
redução de nitrato e verificação da positividade nas reações de Vermelho de Metila e Voges
Proskauer (VM-VP). A diferenciação das espécies de Listeria sp. realizou-se por meio da
verificação da produção de α-hemólise em Ágar Sangue de Cobaia ou Ágar Sangue de
Carneiro, verificação da capacidade de produzir reação de CAMP positiva com S. aureus (e
opcionalmente também com Rodococcus equi), e verificação da capacidade de fermentação
dos carboidratos ramnose, xilose e manitol.
5.6 AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS
A avaliação das propriedades tecnológicas dos queijos produzidos foi feita baseada
nos testes de textura instrumental, capacidade de derretimento e cor instrumental, realizados
nos tempos 1, 7, 14 e 21 dias de armazenamento refrigerado (10 ± 1 ºC), conforme Buriti,
Rocha; Saad (2005); Kosikowski e Mistry (1997) e CIE (1996), respectivamente. A realização
destas análises seguiu as metodologias a seguir.
5.6.1 Avaliação da Textura Instrumental
A textura instrumental dos queijos foi determinada, em triplicata, através de teste de
dupla compressão, em texturômetro TA-XT2 (Stable Micro Systems, Haslemere, Reino
Unido), utilizando dispositivo cilíndrico de alumínio com 25 mm de diâmetro e realizando
compressão de 1 cm. A velocidade empregada foi de 1 mm/s. As amostras cilíndricas foram
retiradas do refrigerador momentos antes do teste. Os dados foram coletados através do
programa Texture Expert for Windows – versão 1.20 (Stable Micro Systems). Foram
analisados os atributos primários dureza, coesividade, adesividade e elasticidade e o atributo
secundário gomosidade. Empregaram-se os seguintes parâmetros: amostras de queijo coalho
caprino em seus diferentes tratamentos com altura e diâmetro de 2 cm e 5 cm,
respectivamente, temperatura de 10 ± 1º C, distância e velocidade de compressão de 10 mm e
1 mm/s, respectivamente.
50
5.6.2 Capacidade de Derretimento
A capacidade de derretimento do queijo foi determinada em triplicata, pelo método de
Schreiber’s modificado, descrito por Kosikowski e Mistry (1997) e adaptado ao tamanho do
queijo de coalho. No método de Schreiber’s modificado, as dimensões do queijo utilizadas
foram 7 mm de altura e 36 mm de diâmetro. Utilizou-se o maior diâmetro possível para não
haver interferência na avaliação do buraco central deixado pelo palito ao longo do queijo. A
temperatura utilizada foi a mesma do método tradicional 100 ºC/7 min.
Cada um dos cilindros foi colocado em placa de Petri e deixado em temperatura
ambiente por 1 h. Após esse período as placas foram levadas a uma estufa com circulação de
ar forçada à 100 ºC/7 min. Em seguida foram retiradas, deixadas à temperatura ambiente por
30 min. e determinado o diâmetro do queijo derretido em quatro direções diferentes separadas
por um ângulo de 45º (Figura 5). Esse diâmetro foi medido com régua, calculada a média e a
partir desta foi calculada a porcentagem de derretimento das amostras de queijo, segundo a
seguinte equação.
C.D. (%) = Df2 – Di1 x 100
Di2
Em que:
Di = Diâmetro médio inicial da amostra (pré-derretimento)
Df = Diâmetro médio final da amostra (pós-derretimento)
Figura 5 - Esquema da análise de capacidade de derretimento.
Fonte: Narimatsu et al. (2003).
5.6.3 Cor Instrumental
A determinação da cor instrumental foi realizada em colorímetro Minolta, modelo CR300, utilizando o sistema CIELAB (CIE, 1996). No espaço colorimétrico CIELAB, definido
por L*, a*, b*, a coordenada L* corresponde à luminosidade, a* e b* referem-se às
51
coordenadas de cromaticidade verde(-)/vermelho(+) e azul(-)/amarelo(+), respectivamente.
As medições foram realizadas em triplicata com o aparelho previamente calibrado, usando a
parte externa e interna da peça de queijo, imediatamente após a retirada da embalagem.
5.7 ANÁLISE SENSORIAL
Após submissão do projeto ao Comitê de Ética em Pesquisa do CCS/UFPB e após
obtenção da sua aprovação (protocolo nº 155/2009 - Anexo A), a avaliação sensorial dos
queijos foi realizada nos tempos 1, 7, 14 e 21 dias após a sua fabricação. Antes das análises
sensoriais os queijos foram submetidos às análises microbiológicas para garantir a qualidade
higiênico-sanitária, verificando se os queijos apresentavam-se dentro dos padrões
recomendados pela legislação vigente (BRASIL, 1996).
Foram realizados testes de aceitabilidade e preferência relativa entre as amostras,
segundo Faria e Yotsuyanagi (2002). No teste de aceitabilidade foram empregados os critérios
estabelecidos por Amerine, Pangborn e Roessler (1967). Para tanto, um painel não treinado
constituído por 50 provadores (alunos, professores e funcionários da UFPB e UFPE,
selecionados com base nos hábitos e interesse em consumir queijo tipo coalho, constituídos
tanto pelo gênero feminino como masculino, cuja faixa etária poderia variar de 18 a 45 anos
de idade, não apresentando nenhum problema de saúde ou deficiência física que viesse
comprometer a avaliação sensorial dos produtos, especificamente relacionado a três dos
sentidos humano: olfato, paladar e visão), assinaram o Termo de Consentimento Livre e
Esclarecido – TCLE (Apêndice C) e analisaram as amostras de queijos tipo coalho
convencional (T1) e adicionados de culturas láticas probióticas (T2, T3, T4 e T5) de acordo
com o Institut of Food Technologist (IFT, 1981). Foram avalidos a aparência, aroma, sabor,
textura e aceitação global. Os provadores atribuíram valores aos queijos, numa escala
hedonística estruturada com nove pontos (1 = desgostei muitíssimo; 5 = nem gostei/nem
desgostei; 9 = gostei muitíssimo). Os formulários destinados a este teste continham campos
que possibilitavam aos provadores anotar descrições que julgassem importantes (APÊNDICE
A). Os queijos foram considerados aceitos quando obtinham média ≥ 5,0 (equivalente ao
termo hedônico “gostei moderadamente”).
A preferência relativa entre as amostras de queijos foi conduzida segundo
delineamento de ordenação em blocos casualizados com os 50 provadores não treinados,
empregando-se teste de preferência, com notas que variaram de 1 (“amostra mais preferida”)
a 5 (“amostra menos preferida”) (APÊNDICE B). Com a finalidade de se obter maiores
52
informações sobre as características sensoriais de cada queijo, os provadores foram instruídos
a relatar os atributos sensoriais que contribuíram para a escolha das amostras “mais
preferidas” e “menos preferidas”.
Paralelamente também foi avaliada a intenção de compra. Para tanto, foi empregado
uma escala hedônica estruturada com cinco pontos (1 = jamais compraria; 3 = talvez
comprasse/talvez não comprasse; 5 = compraria), conforme formulário em Apêndice A.
Em ambos os testes, as amostras foram padronizadas em forma de cubos de
aproximadamente 2 cm3 e servidas, simultaneamente e de forma aleatória, a aproximadamente
10 ºC, em copos de plásticos de cor branca codificados com números aleatórios de 3 dígitos.
Juntamente com as amostras foram oferecidos aos provadores bolacha, água e palito e estes
foram orientados a entre uma amostra e outra fazer o uso da bolacha e da água, para remoção
do sabor residual e a provarem estas da esquerda para direita.
Os testes foram realizados no Laboratório de Técnica Dietética da UFPB e UFPE, em
cabines individuais utilizando-se luz branca, longe de ruídos e odores, em horários que não
compreendessem uma hora antes e duas horas após o almoço.
5.8 TESTES IN VITRO DA VIABILIDADE PROBIÓTICA DOS QUEIJOS TIPO COALHO
CAPRINOS
Esses testes consistiram na avaliação do efeito protetor do queijo tipo coalho caprino
sobre a sobrevivência das bactérias láticas probióticas adicionadas aos mesmos, quando
expostas às condições simuladas do trato gastrointestinal e avaliação do efeito inibitório
destas culturas adicionadas ao queijo contra as bactérias patogênicas contaminantes
Staphylococcus aureus e Listeria monocytogenes.
5.8.1 Avaliação da sobrevivência das bactérias em condições gastrointestinais simuladas
Após processamento dos queijos conforme metodologia descrita em 5.2, os quais
foram inoculados com as culturas ácido láticas probióticas isoladas: L. acidophilus (LA-5), L.
paracasei (L. casei-01) e B. lactis (BB 12) e armazenados por 7 dias sob temperatura de
refrigeração (10 ± 1 ºC), procedeu-se da seguinte forma:
5.8.1.1 Inoculação das matrizes de queijos
Cada bactéria ácido lática probiótica foi estudada separadamente. Para cada cepa, um
conjunto de cinco amostras rotuladas como C1, C2, C3, S1 e S2 foram produzidas. C1 e C2
53
foram os queijos controles duplicados, que foram inoculados com cada cepa testada, mas não
foram expostos às condições simuladas gastrointestinais, C3 foi um queijo controle que não
foi inoculado com as bactérias, mas foi exposto às condições simuladas gastrointestinais
(usado para realizar assepticamente os ajustamentos de pH na etapas sequenciais da digestão
simulada). S1 e S2 foram os queijos inoculados e expostos às condições simuladas
gastrointestinais. Todas as amostras acima mencionadas foram preparadas em frascos estéreis
de 50 mL. Nestes recipientes, os queijos com as bactérias testadas foram distribuídos em
quantidades de 25 g cada.
5.8.1.2 Simulação das condições gastrointestinais
A via gastrointestinal que foi utilizada é descrita no Quadro 4, incluindo os compostos
e concentrações utilizadas, o tempo de exposição e as intensidades de agitação em todas as
etapas. As agitações foram utilizadas para simular os movimentos peristálticos.
Quadro 4 - Condições de processamento utilizadas em cada etapa de digestão simulada.
Compartimento
Condição
Boca
Saliva
Pepsina
Esôfagoestômago
Agitação
pH final
Tempo (min)
200
6,9
2
130
5,5
10
4,6
10
3,8
10
2,8
20
2,3
20
2,0
20
(rpm)
Duodeno
Pancreatina + Sais biliares
45
5,0
30
Íleo
-----
45
6,5
60
A mastigação foi simulada de acordo com Hold et al. (1995) e Choi et al. (2007),
utilizando uma solução de saliva preparada com 100 U/mL de 1-α-amilase diluída em solução
de CaCl2 a 1 mM, onde o pH foi ajustado para 6,9 utilizando solução de NaHCO3 a 1 mM.
Esta solução foi adicionada em 25 g das amostras a uma taxa de 0,6 mL/min, durante 2
minutos. Na etapa que simulou as condições do esôfago-estômago adicionou-se solução de
54
pepsina a uma taxa de 0,05 mL/mL durante 90 minutos. A solução de pepsina foi preparada
em HCl a 0,1 N numa proporção de 25 mg/mL. Nesta etapa, o pH foi reduzido para 2,
utilizando solução de HCl a 1 M (Mainville et al., 2005). As condições do duodeno foram
simuladas utilizando 2 g/L de pancreatina e 12 g/L de sais biliares, diluídos em solução de
NaHCO3 a 0,1 M. Esta solução foi adicionada no início da etapa a uma taxa de 0,25 mL/mL
(LAURENT; BESANÇON; CAPORICCIO, 2007). Finalmente, a etapa do íleo foi provocada
por um aumento do pH para 6,5 utilizando solução de NaHCO3 a 0,1 M. A simulação foi
contínua, de modo que o volume de trabalho total aumentou (como acontece durante uma
digestão real).
Todas as soluções das enzimas foram preparadas em frascos e esterilizadas por
filtração, usando membrana filtrante de 0,22 µm (Milipore, Billerica MA, USA) antes de
serem utilizadas. Após esterilização, todas as soluções foram mantidas em banho de gelo
durante todo o período de simulação. Uma câmara de incubação a 37 °C e agitação mecânica
foi usada para simular a temperatura do corpo humano os movimentos peristálticos, com
intensidades semelhantes às atingidas em cada compartimento digestivo.
5.8.1.3 Análises microbiológicas
As contagens das células viáveis de bactérias láticas adicionadas aos queijos expostos
a cada condição gastrointestinal simulada foram determinadas através da preparação de
diluições seriadas decimais com água peptonada esterilizada [0,1 g/100 mL (Sigma, St. Louis
MO, EUA)]. Estas diluições foram semeadas, posteriormente, conforme método proposto por
Miles, Misra e Irwin (1938). L. paracasei foi plaqueado em ágar MRS (Sigma-Aldrich) e
incubado a 37 °C/48 h, enquanto que B. lactis e L. acidophilus foram semeados em placas
com ágar MRS (Sigma-Aldrich) suplementado com cisteína-HCl (0,05 g/100 mL) e
incubados sob condições anaeróbicas (BD GasPakTM EZ Anaerobe container system,
Becton, Dickinson and Company, USA), a 37 °C/48 h. Os resultados foram expressos como o
log das unidades formadoras de colônias por cada grama de queijo (log de UFC/g). O pH de
cada amostra foi medido em cada etapa de simulação das condições gastrintestinais com um
medidor de pH (Modelo 021/15; Quimis, São Paulo, Brasil), que foi periodicamente
esterilizado com etanol (90 mL/100 mL).
55
5.8.2 Avaliação do efeito inibitório das bactérias ácido láticas no crescimento de S.
aureus e L. monocytogenes
5.8.2.1 Micro-organismos
As culturas ácido láticas, L. acidophilus (LA-5), L. paracasei (L. casei-01) e B. lactis
(BB 12), foram obtidas da Chr. Hansen Brasil® (Valinhos, Minas Gerais, Brasil). As cepas de
bactérias patogênicas, L. monocytogenes ATCC 7644 e S. aureus ATCC 6538, foram
adquiridas da Coleção de Micro-organismos de Referência do Instituto Nacional de Controle
de Qualidade em Saúde (FIOCRUZ, Rio de Janeiro, Brasil).
5.8.2.2 Preparação dos inóculos
Para preparar os inóculos que foram adicionados aos queijos, as cepas bacterianas
ácido láticas foram primeiramente cultivadas em caldo MRS (Sigma-Aldrich, St. Louis MO,
EUA), e incubadas a 37 °C durante 48 h. Todos os meios preparados para B. lactis e L.
acidophilus foram suplementados com 0,05% (w/v) HCl-cisteina (Sigma-Aldrich). S. aureus
e Listeria monocytogenes foram cultivadas em caldo BHI (Sigma-Aldrich) para obtenção de
pré-inóculo e novamente cultivadas em caldo BHI (1:9 v/v) e incubadas a 37 °C durante 24 h.
Para verificar os níveis desejados de inóculo contendo as bactérias ácido láticas probióticas (8
a 10 log UFC/mL) e bactérias patogênicas (6 a 7 log UFC/mL), diluições em série foram
preparadas com água peptonada esterilizada [0,1 g/100 mL (Sigma-Aldrich)]. Para as
contagens
de
células
viáveis
das
bactérias
probióticas,
estas
diluições
foram
subsequentemente plaqueadas, utilizando-se o método de Miles, Misra e Irwin método (1938),
em ágar MRS (Sigma-Aldrich) e incubadas sob condições anaeróbicas (BD GasPakTM EZ
Anaerobe container system, Becton, Dickinson and Company, USA), a 37 °C/48 h. Os
resultados foram expressos como log de UFC/g. Para as contagens de células viáveis das
bactérias patogênicas estas diluições foram subsequentemente semeadas em placas com ágar
BHI (Sigma-Aldrich) e incubadas sob condições aeróbicas, a 37 ºC/24 h. Os resultados foram
expressos como o log de UFC/g.
5.8.2.3 Processamento dos queijos tipo coalho caprinos
Seguiu-se a metodologia mencionada em 5.2, com excessão da adição das culturas
ácido láticas probióticas.
56
5.8.2.4 Adição dos inóculos de bactérias ácido laticas e patogênicas nos queijos
Para cada bactéria probiótica testada, um nível de inóculo de bactérias contaminantes
foi testado. Foi elaborado um queijo controle positivo, adicionado apenas do inóculo contendo
as bactérias patogênicas isoladas, assim como um queijo controle negativo, contendo apenas
as bactéria ácido láticas isoladas, totalizando 5 amostras controles. As bactérias probióticas
foram inoculadas numa proporção de 1 mL de inóculo (contendo 8 a 10 log UFC/mL) para
cada 25 g de queijo. Já as bactérias contaminantes foram inoculadas numa proporção de 1 mL
de inóculo (contendo 6 a 7 log UFC/mL) para cada 25 g de queijo. As amostras de queijos
experimental consistiram nos queijos adicionados das culturas mistas, contendo 1 mL de
inóculo de bactérias probióticas isoladas e 1 ml do inóculo de bactérias contaminantes
isoladas, com os mesmos níveis de inóculos mencionados acima, resultando em 6 amostras (3
cepas probióticas x 2 cepas patogênicas).
Todas as amostras de queijo inoculadas foram agitadas com um misturador elétrico
(Kenwood, UK) durante 5 min e igualmente distribuídas assepticamente em frascos estéreis
de 50 mL e armazenadas a 7 ºC durante 21 dias, correspondendo a um total de 44 amostras
(11 amostras x 4 tempos de armazenamento). Cada amostra foi submetida a contagem de
células viáveis de bactérias probióticas e contaminantes no 1º, 7º, 14º e 21º dia de
armazenamento refrigerado.
5.8.2.5 Análises microbiológicas
As contagens de células viáveis das bactérias ácido láticas probióticas e bactérias
patogênicas nas matrizes de queijos foram determinadas através da preparação de diluições
seriadas decimais com água peptonada esterilizada [0,1 g/100 mL (Sigma, St. Louis MO,
EUA)]. Estas diluições foram plaqueadas em seguida, usando o método de Miles, Misra e
Irwin (1938), para a determinação das bactérias ácido láticas probióticas. L. paracasei foi
plaqueado em ágar MRS (Sigma-Aldrich) e incubado a 37 °C/48 h, enquanto que B. lactis e
L. acidophilus foram semeados em placas com ágar MRS (Sigma-Aldrich) e suplementado
com cisteína-HCl (0,05 g/100 mL) e incubados em condições anaeróbias (BD GasPakTM EZ
Anaerobe container system, Becton, Dickinson and Company, USA), a 37 °C/48 h.
Para a contagem de células viáveis de S. aureus utilizou-se ágar Vogel-Johnson
(Sigma-Aldrich), suplementado com uma solução de telurito de potássio (1 g/100 mL)
(Sigma-Aldrich) e incubou-se durante 24 horas a 37 °C. Para contagens de células viáveis de
L. monocytogenes, foram utilizados Ágar Base Seletivo Listeria suplementado com
Suplemento Seletivo Listeria (HIMEDIA Laboratories, Índia) e incubou-se durante 24 horas a
57
37 °C. Todas as análises foram realizadas em duplicata e os resultados foram expressos em
log de UFC/g.
5.8.2.6 Cálculo da taxa de inibição
Para cada tempo de armazenamento, o grau de inibição foi calculado como:
Taxa de inibição = [(Ncontrol - Npatogen) / Ncontrol] * 100,
onde Ncontrol foi o log de UFC/g da bactéria patogênica adicionada isoladamente, e
Npatogen foi o log de UFC/g da bactéria patogênica na presença de uma bactéria ácido lática
específica (MADUREIRA et al., 2011b).
5.9 ANÁLISES ESTATÍSTICAS
Os resultados das análises tecnológicas, físico-químicas, microbiológicas, aceitação
sensorial e testes in vitro da avaliação do potencial probiótico dos queijos tipo coalho
elaborados foram submetidos à análise de variância (ANOVA), realizando-se teste de média
de Tukey ao nível de 5% de significância (p < 0,05). Para o cálculo dos dados, utilizou-se o
programa - Statistics Analys Systems, versão 8.12 (SAS Institute, Inc., Cary, NC.) (SAS,
1999).
Os resultados dos testes sensoriais de ordenação preferência foram analisados de
acordo com o teste de Friedman, utilizando-se a tabela de Newell Mac Farlane, para
determinar se as amostras diferiram significamente entre si (FARIA; YOTSUYANAGI,
2002).
58
6 RESULTADOS – ARTIGOS ORIGINAIS
A partir do presente estudo, dois artigos originais foram elaborados, os quais foram
submetidos a revistas descritas abaixo, e serão apresentados em ordem cronológica de
elaboração.
O artigo intitulado “Technological, physicochemical and sensory characteristics of
a Brazilian semi-hard goat cheese (coalho) with added probiotic lactic acid bacteria” foi
publicado na Revista Scientia Agricola, no volume 69, número 6 de 2012. Esta Revista
apresenta fator de impacto de 0.864, sendo classificada como Qualis B2 na área de Nutrição,
pela CAPES 2012.
O artigo intitulado “Addition of probiotic bacteria in a semi-hard goat cheese
(coalho): survival to simulated gastrointestinal conditions and inhibitory effect against
pathogenic bacteria” foi enviado para a Revista Food Research International, que apresenta
fator de impacto de 3.150, sendo classificada como Qualis A2 na área de Nutrição, pela
CAPES 2012.
59
ARTIGO 1
60
Technological, physicochemical and sensory characteristics of a Brazilian
semi-hard goat cheese (coalho) with added probiotic lactic acid bacteria
Running title: Goat cheese with added probiotic bacteria
Maria Elieidy Gomes de Oliveira1, Estefânia Fernandes Garcia2, Rita de Cássia Ramos do
Egypto Queiroga1, Evandro Leite de Souza2*
1
Laboratory of Food Quality, Department of Nutrition, Health Sciences Center, Federal
University of Paraíba, João Pessoa, Brazil
2
Laboratory of Food Microbiology, Department of Nutrition, Health Sciences Center, Federal
University of Paraíba, João Pessoa, Brazil
* Author for correspondence: Evandro Leite de Souza
Universidade Federal da Paraíba
Centro de Ciências da Saúde
Departamento de Nutrição
Campus I, 58051-900, Cidade Universitária, João Pessoa, Paraíba, Brasil.
E-mail: [email protected]
Telephone number: + 55 83 3216 7807
Fax number: + 55 83 3216 7094
61
ABSTRACT: Over the past few years, the use of probiotics, which are capable of exerting
beneficial effects on the composition of intestinal microbiota, has increased. Cheeses have
been suggested as a better carrier of probiotic bacteria than other fermented milk products.
The effect of added cultures of probiotic lactic acid bacteria on the quality of a Brazilian goat
semi-hard cheese (coalho) was assessed during 21 days of storage at 10 ºC as follows: C1,
Lactococcus lactis subsp. lactis and L. lactis subsp. Cremoris (standard cheese); C2,
Lactobacillus acidophilus (LA-5); C3, Lactobacillus paracasei (Lactobacillus casei-01); C4,
BBifidobacterium lactis (BB-12); and C5, L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis.
Differences in some physico-chemical, experimental texture and proteolysis parameters were
found among the assessed cheeses. All of them presented high luminosity (L*) with
predominance of the yellow component (b*). Numbers of lactic acid bacteria in the cheeses
were greater than 107 cfu g–1 during storage. Cheeses with the added probiotic strains alone
and in co-culture were better accepted than cheeses without the probiotic strains. It is
suggested that goat “coalho” cheese could be a potential carrier of probiotic lactic acid
bacteria.
Keywords: dairy product, probiotic microorganisms, quality evaluation
Introduction
In recent years, consumers have become more interested in the general quality of
foods. Most consumers are concerned not only about safety and nutritional value but also
about health benefits (Saarela et al., 2002). The Food and Agriculture Organization defines
food-related probiotics as living organisms that, upon ingestion in certain numbers, exert
health benefits to the consumer’s health beyond inherent basic nutrition (FAO, 2001).
Probiotics are efficacious in treatment of gastrointestinal disorders, respiratory
infections and allergic symptoms (Wohlgemuth et al., 2010) and also reduce blood cholesterol
62
and improve immunity (Shah, 2007). The minimal population of the probiotic bacteria to ensure a favorable impact on health is 107 cfu g–1 or mL–1 of food at the time of consumption
(De Vuyst, 2000). Furthermore, a probiotic strain must be amenable to food-grade production
on an industrial scale, remain under good viability and functionality during storage and food
consumption (Mätö et al., 2006), resist the bile salts and acidic conditions of the upper
gastrointestinal tract (Cruz et al., 2009), adhere to the intestinal epithelium of hosts and
possess antagonistic activity against bacterial pathogens (Lin et al., 2006).
Strains belonging to the genera Lactobacillus [L. acidophilus (LA-5), L. paracasei (L.
casei-01)] and Bifidobacterium [B. lactis (BB 12), B. longum (1941)] have been evaluated for
probiotic properties with satisfactory results (Buriti et al., 2005a; Buriti et al., 2005b; Buriti et
al., 2007b; Ong and Shah, 2009; Phillips et al., 2006; Souza and Saad, 2009). These bacterial
strains are normal constituents of the intestinal flora and present a long history of safe
application in foods.
Considering the survival and viability of probiotic cultures, fermented dairy products,
such as cheeses, yogurts and fermented milks, are promising food delivery systems for these
cultures. Cheese has been suggested as a better carrier of probiotic bacteria than other
fermented milk products due to its pH, higher content of fat and solid consistency, which
offer greater protection to these microorganisms in the gastrointestinal tract (Ong et al., 2006).
“Coalho” cheese is a Brazilian product that has been produced for over 150 years in
various states of the northeast region of Brazil. Coalho cheese is a semi-hard cheese with
medium-to-high moisture produced from raw or pasteurized cow or goat milk. It is obtained
after milk coagulation using rennet or proper coagulating enzymes, which are sometimes
complemented with selected lactic acid bacteria. Coalho cheese is commonly marketed after
seven days of storage at 10 °C (Brasil, 1997). This product has a high commercial value because its production technology is simple, the yield is high and consumers readily purchase it.
63
Probiotic bacteria, such as lactobacilli, bifidobacteria and enterococci, have been
successfully incorporated into different cheese varieties, such as cheddar (McBrearty et al.,
2001), Gouda (Gomes et al., 1998), Crescenza (Gobbetti et al., 1998), cream cheese (Buriti et
al., 2007a) and Minas fresh cheese (Buriti et al., 2005b; Vinderola et al., 2000). The addition
of selected lactic acid bacteria in simple and mixed cultures in cheeses can improve bacterial
viability and increase the acidification, flavor development and sensory characteristics of the
cheese during storage (Buriti et al., 2005a; Buriti et al., 2005b; Buriti et al., 2007c).
Currently, there is a lack of studies emphasizing the incorporation of probiotic cultures
into coalho goat cheese and the influence of probiotics on the quality parameters of the cheese
during storage. Regarding these aspects, this study was performed with the main purpose of
assessing the technological, physicochemical and sensory characteristics of coalho goat
cheese supplemented with Lactobacillus acidophilus (LA-5), Lactobacillus paracasei (L.
casei-01) and Bifidobacterium lactis (BB 12) in single and mixed culture during cold storage.
A secondary aim was to assess the viability of the added probiotic strains in the cheeses
during the evaluated storage periods.
Materials and Methods
Cultures – The following freeze-dried commercial cultures used in the production of the
cheeses were obtained in Valinhos, state of São Paulo , Brazil (22º58”14’ S; 46º59”45’ W):
Lactococcus lactis subsp. Lactis and Lactococcus lactis subsp. cremoris (R704, batch
2937721) (non-probiotic cultures used as starter cultures in the standard method for the
manufacture of coalho cheese); Lactobacillus acidophilus (LA-5, batch 2914230); Lactobacillus paracasei (L. casei-01, batch 2910976); and Bifidobacterium lactis (BB 12, batch
2280202). Five bacterial cultures (10 mg L–1 of milk) were added during the production of
the cheeses as follows: C1, L. lactis subsp. lactis and L. lactis subsp. cremoris; C2, L.
64
acidophilus; C3, L. paracasei; C4, B. lactis; and C5, L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis
(1:1:1 ratio).
Manufacturing process of coalho goat cheeses – Coalho cheeses were manufactured in 10L vats from commercially pasteurized (65 °C per 30 min) goat milk heated to 45 ± 1 ºC and
followed by direct acidification with lactic acid (0.85 mL 100 mL–1) in an amount of 0.25
mL L–1. The cultures of lactic acid bacteria were added at a concentration of 10 mg L–1 for
direct vat inoculation. Calcium chloride (0.5 mL L–1) and a commercial coagulating agent
(0.9 mL L–1) were also added to the vats. The vats were incubated at 36 °C until a firm curd
was formed (approximately 40 min). The obtained gel was gently cut into cubes (1.5 to 2.0
cm), allowed to drain, placed in perforated rectangular containers (approximate capacity of
250 g), salted in brine (12 g L–1 NaCl), maintained at 36 °C under pressure for 4 h and
vacuum packaged. The cheese obtained after storage at 10 °C for 24 h was regarded as the final product. Each cheese was manufactured three times (replicates), and all analyses were
performed in triplicate. The results of the analysis are presented as averages of the data
collected for each replicate. For each replication, the cheeses were manufactured from the
same milk batch.
Analysis – Cheeses from each treatment were used for physicochemical and technological
analyses. The cheeses were analyzed both immediately (day 1) and after 7, 14 and 21 days of
storage at 10 ºC. Each day, three cheeses from the same batch and trial were unpacked. The
samples (25 g) were collected aseptically from parts of the cheeses for microbiological
analysis. For the instrumental texture profile analysis, at least 0.5 cm of the rind of the cheeses
was discarded, and the cheese samples were collected from the center to the outer part. The
65
rest of the cheese was grated and immediately used for physicochemical, microbiological and
sensory analyses.
Yield and syneresis – The yield of each batch is expressed as the fresh weight of the cheese
obtained from each liter of milk used for its production (g of cheese L–1 of milk). The
syneresis (expulsion of whey from coagulum) was calculated as the weight of whey in grams
released from each kilogram of cheese in the package after the various storage times, divided
by the weight of cheese of the same package in grams and multiplied by 100 (Buriti et al.,
2005b).
Gross composition and physicochemical analysis – Titratable acidity was determined
according to the appropriate standard method (AOAC, 2005) and expressed in terms of
acidity in lactic acid (g 100 g–1). Water activity (Aw) was determined at 25 ºC. Moisture and
dry matter contents were determined by drying 5 g of the samples at 105 °C until constant
weight. The ash content was determined gravimetrically by heating the samples (3 g) at 550
ºC until complete combustion. The protein content was estimated by measuring the N content
by the Kjeldahl method and multiplying the value by a conversion factor (6.38) after drying
the cheese samples (1 g). The fat content was determined by Gerber’s method, and sodium
chloride (NaCl) content was analyzed using the Mohr method. The analysis of lactose was
performed by the Fehling reducing method. All analyses were performed in triplicate
according to the standard methods suggested by AOAC (2005).
Analysis of proteolysis and meltability – The soluble nitrogen (SN) content in 1.2 g L–1 of
trichloroacetic acid (TCA) and the SN content at pH 4.6 in the cheese samples were
determined using a micro-Kjeldahl method (AOAC, 2005). Proteolysis was evaluated with
66
the proteolysis index (EPI) and depth of proteolysis index (DPI) using the following
equations: EPI = (SN at pH 4.6) / TN (total nitrogen) × 100; and DPI = (SN in TCA) / TN ×
100 (Andreatta et al., 2007). Meltability of the cheese samples was determined by the
Schreiber test, as previously described by Koca and Metin (2004). The cheese samples (4-6
°C) were prepared using a glass borer and a sharp knife. The samples (36 mm × 7 mm) were
placed on a Petri dish, which was then placed into an electrical oven preheated to 107 ± 1 ºC
for 5 min. The samples were removed from the oven and cooled for 30 min at room
temperature. Sample expansion was measured using a scale with six lines (A - E) marked on a
concentric set of circles. Schreiber meltability was expressed as the mean of six readings
using an arbitrary scale (0-10 units) (Park et al., 1984).
Analysis of instrumental texture profile – The textural properties of the cheeses were
evaluated using a two-bite compression of cylindrical samples (diameter of 5.0 cm and height
of 2.0 cm) with a probe of 25.4 mm. The employed compression ratio was 50 % deformation
from
the
initial
height
of
the
sample
at
a
rate
of
1
mm
s–1.
The
compression distance was 10 mm, the contact force was 5.0 g, and the time between
cycles was 5 s. After being cut, the cheese samples were stored in boxes containing ice prior
to testing. The measured parameters consisted of hardness, springiness, adhesiveness,
cohesiveness, chewiness and gumminess, which were obtained with the Texture Expert for
Windows software version 1.20 (Stable Micro Systems).
Color evaluation – A CR-300 colorimeter was used for the instrumental color evaluation.
The CIELab color scale (L*a*b*) was used with a D65 illuminant (standard daylight) at a 10°
angle. The L*, a* and b* parameters were determined according to the standards set by the
International Commission on Illumination (CIE, 1986). Using reference plates, the apparatus
67
was calibrated in the reflectance mode with specular reflection excluded. A 10-mm quartz
cuvette was used for the readings. Measurements were performed in triplicate using the inner
section of the cheeses immediately after unpacking.
Counts of lactic acid bacteria – Initially, a sample (25 g) of each cheese was blended with
225 mL of peptone water (1 g per L) in a Bag Mixer and submitted to serial dilutions (101 –
10–5) with the same diluent. A sample (1 mL) of each dilution was plated onto DeManRogosa-Sharpe ágar using the pour plate method and incubated for three days at 37 °C in an
anaerobic atmosphere (Anaerobic System Anaerogen, Oxoid). The counts were expressed in
colony forming units per gram of cheese (log cfu g–1) (FDA, 1992).
Sensory evaluation – Sensory evaluation was performed by three methods: the acceptance
test, purchase intention and preference ranking test. These tests were performed using 50 nontrained panelists pre-selected according to interest with a habit of consuming coalho cheese.
All sensory evaluation assays were performed with the same panelists who worked in
individual booths with controlled temperature and lighting conditions. Each panelist was
served 20 g of each cheese on a small white plate coded with a random three-digit number,
and the samples of the five types of cheese were served simultaneously using a blind method
in a randomized sequence (assuring that each panelist was served with a specific order of
samples) immediately after being taken out of the refrigerated storage. The panelists were
asked to use low-salt crackers and water to cleanse their palates between the samples. The
acceptability of appearance, color, flavor, taste, texture and general perception were evaluated
on a 9-point unstructured hedonic scale ranging from 1 (dislike very much) to 9 (like very
much). Purchase intention was evaluated using a 5-point unstructured hedonic scale ranging
from 1 (certainly would not purchase) to 5 (certainly would purchase). For the preference
68
ranking test, the panelists were asked to choose the most and least preferred sample based on
their overall impressions.
Statistical analysis – The means of the results were evaluated using analysis of variance
(ANOVA), and the Tukey test was used to compare differences (p < 0.05) among the
technological, physicochemical, microbiological and sensory evaluations. Statistical Analysis
System (SAS, 1999) was used for the statistical analyses.
Results and Discussion
The yields and synereses for the coalho goat cheeses with added probiotic lactic acid
bacteria during storage at 10 °C (Table 1) ranged from 130.90 to 142.83 g L–1. Higher yields
(p < 0.05) were found for cheese C3 (L. paracasei) compared with cheeses C1 and C2.
The higher yield of C3 could be related to its lower acidity after one day of storage
(Table 2). A similar result was observed with fresh white cheese supplemented with
L. paracasei (Buriti et al., 2005b). Generally, cheeses produced through the direct addition of
lactic acid to the milk (as in our study) resulted in higher yields and improved textures, and
the products are more durable due to the delayed acidification (Ong et al., 2006). However,
the use of this procedure could result in cheeses with high pH and moisture levels, which are
more susceptible to spoilage by contaminating microorganisms (Cunha et al., 2006).
All the cheeses presented increased (p < 0.05) syneresis after 21 days of storage
(Table 1). The increased expulsion of the whey in cheeses C1, C3 and C4 during storage
could be the cause of the decreased moisture of these cheeses after 21 days of storage (p <
0.05) (Table 2). Buriti et al. (2005b) and Souza and Saad, (2009) also found increased
syneresis in bovine fresh white cheese supplemented with L. paracasei and L. acidophilus.
The syneresis rate is directly related to the acidity and, therefore, inversely related to pH
69
(Souza and Saad, 2009). As a consequence of the progressive increase in the hydro gen ion
concentration during acidification, the repulsive forces decrease and casein micelles begin to
aggregate, followed by whey expulsion and establishment of the increased syneresis.
However, in our study, this relation was found only for cheeses C3 and C5. Cheese C3 presented the highest acidity in lactic acid (1.24 g 100 g–1) after 21 days of storage (Table 2),
explaining the loss of whey (103.08 g kg–1) during the same storage period.
Differences in gross composition and physicochemical characteristics of coalho goat
cheese supplemented with lactic acid bacteria during 21 days of cold storage were observed
among the types of bacteria and throughout the time of storage (p < 0.05) (Table 2). The
moisture content of cheeses C1, C3 and C4 decreased during storage time, concomitant with
an increase in dry matter, both of which could be related to an increase in the percentage of
protein.
Lower values for lactose were observed in cheeses C1 (1.55 and 1.09 g 100 g–1 at 1
and 21 days, respectively), C3 (2.08 and 1.16 g 100 g–1, respectively) and C5 (2.09 and 1.65
g 100 g–1, respectively), suggesting a higher consumption of lactose by the starter culture and
probiotic strains during storage, which may have been accompanied by greater lactic acid
production (Table 2).
Proteolysis is one of the major biochemical events for the development of proper
flavor in cheeses during storage, mainly due to the production of peptides and free amino
acids (Sousa et al., 2001).The mean values for the proteolysis parameters of coalho goat
cheeses supplemented with different lactic acid bacteria during 21 days of cold storage are
listed in Table 3. Storage time exhibited no influence (p > 0.05) on the extent of the
proteolysis index - EPI (primary proteolysis), with the exception of cheese C5, in which EPI
decreased (p < 0.05) after seven days of storage. This finding could be related to the
processing of the cheeses, where the type and the amount of commercial coagulating agent
70
was the same for all the produced cheeses, and therefore, different proteolytic enzymes did
not act on the casein in the cheeses, producing different high-molecular-weight peptides.
Our findings are consistent with Gardiner et al. (1998) who did not observe differences
in the proteolysis parameters between cheddar cheeses with and without L. paracasei during
refrigerated storage. Similar results were also noted in semi-hard cheeses supplemented with
L. acidophilus and L. paracasei (Bergamini et al., 2006). This same feature for primary
proteolysis was also found in previous studies of cheddar cheese supplemented with
Bifidobacterium bifidum and L. paracasei (Dinakar and Mistry, 1994; Gardiner et al., 1998),
Gouda cheeses with Bifidobacterium sp. and L. acidophilus (Gomes et al., 1995) and goat
cheeses with B. lactis and L. acidophilus (Gomes and Malcata, 1998).
Higher average values for the depth of the proteolysis index - DPI (secondary
proteolysis) were found in cheese C5 (L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis) at all storage
times, suggesting that the combined use of the assayed bacteria could enhance the proteolysis
of cheeses and provide an increased release of peptides (medium and small) and free amino
acids. Only in the C1, C2 and C4 cheeses did increased secondary proteolysis occur over the
assessed storage periods. The increased levels of secondary proteolysis in cheeses with L.
acidophilus (LA-5) and B. lactis (BB-12) suggest that these strains present a more active
peptidolytic system than the assayed strain of L. paracasei (L. casei-05). Similar results were
also observed by Bergamini et al. (2009) who reported that L. paracasei exerted no influence
on secondary proteolysis in semi-hard cheese after 60 days of storage. Enzymes are more
likely to influence proteolysis in cheeses than the type of lactic acid bacteria used during
processing (Buriti et al., 2005a; Gomes and Malcata, 1998). In fact, changes in proteolysis are
mainly catalyzed by residual chymosin and, to a lesser extent, by other proteases present in
the curd, such as plasmin, or proteases from the cell envelopes of the starter culture (Sousa et
al., 2001); this was not observed in the present study.
71
All the evaluated cheeses, when submitted to proper temperatures, did not melt but
reduced in diameter. Cheeses tend to melt and deform when exposed to heat at pH values
below 5.7 (Sousa et al., 2001). The pH values (ranging from 6.22 to 7.26) measured in the
cheeses may justify the decreased diameter observed in all the tested samples (Table 2). The
mean values for the textural parameters of the coalho goat cheeses supplemented with
different lactic acid bacteria during 21 days of storage at 10 °C are shown in Table 4. After 21
days of storage, an increase (p < 0.05) in hardness was observed for cheeses C1, C3 and C5.
Cheese C1 presented the lowest values (p < 0.05) for springiness and cohesiveness at 1, 7 and
21 days of storage. The gumminess increased in cheeses C3 and C5 during storage, while
chewiness increased during storage only in cheese C5.
The increase in syneresis and decrease in moisture content during storage may have
been related to the increase in the hardness of the cheeses (Bhaskaracharya and Shah, 2001).
Buriti et al. (2005a) and Souza and Saad (2009) reported that Minas frescal cheese with L.
acidophilus became harder during storage. The rate and level of acidification have a major
impact on cheese texture due to demineralization of the casein micelles (Buriti et al., 2005a).
In the present study, cheeses C1, C3 and C5 presented greater acidification during storage,
which could have contributed to the increased hardness. Among the texture parameters
analyzed in the present study, hardness was the most important, as cheeses with brittle texture
are normally rejected by consumers (Souza and Saad, 2009).
The L* value decreased (p < 0.05) in the all assessed cheeses during storage (Table 5).
Cheeses C2, C3 and C4 showed an increase in the a* value during storage, and most of the
cheeses also presented an increase in the b* value during storage. The L* parameter indicates
lightness and the capacity of the object to reflect or transmit light based on a scale ranging
from 0 to 100. Therefore, higher lightness values result in clearer objects. The assessed
samples had high luminosity (L*) with a predominance of the yellow component (b*) rather
72
than the green component (a*), suggesting that the white yellowness contributed the most to
the color characteristics of the cheeses. Rohm and Jaros (1996) evaluated changes in the color
of Emmental cheese during storage and noted a decrease in L* and increases in a* and b*.
No differences (p > 0.05) were found for the bacterial counts between the types of
cheese over the period of storage (Figure 1). The lactic acid bacteria counts in cheeses C2, C3,
C4 and C5 were always higher than 6.5 log cfu g–1 after 1 day of storage, while after 21 days,
these values were higher than 7 log cfu g–1 of cheese. Buriti et al. (2007c) noted decreases in
the counts of lactic acid bacteria in Minas frescal cheese with a mixed culture of L. lactis
subsp. Lactis and L. lactis subsp. Cremoris after 21 days of refrigerated storage. However,
other authors have reported increases in the populations of lactic acid bacteria (e.g., L.
paracasei and L. acidophilus) in Minas frescal cheese during storage (Buriti et al., 2005b;
Souza and Saad 2009). Similarly, Ryhänen et al. (2001) found counts of L. acidophilus over
6.0 log cfu g–1 in Festivo cheese during 16 weeks of storage. Yilmaztekin et al. (2004)
reported counts of L. acidophilus La-5 in white-brined cheese approximately 6.0 log cfu g–1
after 90 days of storage. Vinderola et al. (2000) tested the addition of L. acidophilus in mixed
culture with different bifidobacteria (Bifidobacterium sp., B. bifidum, and B. longum) to
Argentinian fresco cheese and observed counts of L. acidophilus above 6.0 log cfu g–1 after
60 days of storage.
In this study, all cheeses presented counts of lactic acid bacteria higher than 107 cfu g–
1 (7.0 log cfu g–1) after seven days of cold storage, which is considered the minimum count
of probiotic bacteria required at the moment of intake to assure a favorable impact on
consumer health (De Vuyst, 2000; Talwalkar et al., 2004). Some characteristics of lowripened white cheeses, such as the coalho cheese, suggest that these matrices are suitable
carriers of probiotic lactic acid bacteria: i) temperatures exceeding 45 °C applied in the
processing inhibit the survival of contaminating bacteria, and the matrices provide an
73
appropriate physical structure for the protection of the probiotic cultures during the storage; ii)
they contain high amounts of the proteins, lipids, vitamins and minerals needed for the
survival and multiplication of probiotic cultures; and iii) they are slightly acidic, which
enables the growth of lactic acid bacteria and inhibits microorganisms that commonly cause
spoilage and food-borne diseases (Buriti et al., 2005a; Buriti et al., 2005b).
The lowest (p < 0.05) values for appearance, flavor, taste, texture and general
perception were found for cheese C1 (standard) at all evaluated storage periods (Table 6). No
differences (p > 0.05) in appearance, color or flavor were found between cheeses C2, C3, C4
and C5 in the evaluated storage period. Cheese C5 had higher values (p < 0.05) than C3 for
general perception after 21 days of storage. A decrease (p < 0.05) in the scores for general
perception for C3 was observed over the storage time.
When asked to report about the intent to purchase, the panelists reported differences
between cheese C1 and the other cheeses at all storage periods. The responses fell between
“possibly would not purchase” and “maybe would purchase/maybe would not purchase”. The
intent to purchase was similar for cheeses C3 and C5 during the evaluated storage periods,
where the hedonic term was between “maybe would purchase/maybe would not purchase”
and “purchase”. There was an increase in purchase intention for cheeses C2 and C4 during the
assessed storage period, where the hedonic term was “possibly purchase”.
In the preference ranking test, cheese C5 was the most preferred, and cheese C1 was
the least preferred (p < 0.05) after 21 days of storage. Cheeses C2, C3 and C4 were similarly
(p > 0.05) classified as being moderately desirable. Under certain conditions, L. lactis (which
was present in the starter culture added to cheese C1) rapidly ferments available carbon
sources into lactic acid and converts sugars into other organic compounds, such as formate,
acetate and ethanol, negatively influencing the sensory properties of unripened cheeses, such
as the coalho cheese (Even et al., 1999). Moreover, the different profile of secondary
74
proteolysis (depth of proteolysis index) found in cheeses manufactured with some strains of
probiotic lactic acid bacteria could cause a satisfactory impact on the sensory characteristics
of these cheeses, particularly in their flavor, when compared with cheeses manufactured
without the addition of these strains. Although cheese C1 had also presented increased secondary proteolysis, the higher acidity developed in this cheese over the storage period could
have overcome the possible positive effects of secondary proteolysis on its sensory
characteristics, resulting in a decrease in the sensory acceptance of the product.
Conclusions
The addition of a standard starter culture of L. lactis subsp. lactis and L. lactis subsp.
cremoris in coalho goat cheese resulted in a more acidic product. The addition of the assayed
strains of probiotic lactic acid bacteria in co-culture resulted in higher proteolysis rates and
depths. Coalho goat cheese may be a good carrier for the delivery of probiotic lactic acid
bacteria because the cheeses presented viable counts of the added bacteria during 21 days of
cold storage at levels higher than those recommended for health benefits. Coalho goat cheeses
with the added probiotic lactic acid strains alone and in co-culture were better accepted in the
sensory evaluation than cheeses without the probiotic strains.
Acknowledgements
To the Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq
(Brazil) and the Ministério da Agricultura, Pecuária e Abastecimento (Brazil) for financial
support.
75
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80
Table 1 - Mean values (standard deviation) for yields of the final product and syneresis of coalho goat cheese with different lactic acid bacteria
during 21 days of storage at 10 °C.
Variables
Yield
Days of
storage
Cheeses
C1
C2
C3
C4
C5
1
133.60 (± 10.80)BC
130.90 (± 72.50)C
142.83 (± 33.80)A
136.27 (± 40.80)AC
139.84 (± 28.70)AB
1
7
14
21
8.29 (± 0.47)BCc
27.62 (± 1.89)Abc
49.25 (± 1.26)Aa
34.78 (± 1.61)Bab
18.50 (± 5.79)Ab
42.87 (± 0.11)Aab
69.80 (± 30.31)Aa
64.36 (± 10.17)ABa
10.01 (± 0.21)Bb
43.24 (± 25.85)Ab
68.91 (± 15.36)Aab
103.08 (± 51.47)Aa
2.45 (± 0.26)Cc
40.57 (± 6.56)Ab
41.27 (± 12.58)Aab
55.70 (± 15.47)Ba
2.27 (± 2.48)Cb
51.08 (± 6.43)Aa
60.47 (± 21,30)Aa
77.19 (± 12.73)ABa
1
Syneresis2
Results are averages of three replicates of cheeses manufactured at different times.
The following abbreviations are used: C1, cheese treated with Lactococcus lactis subsp. lactis and Lactococcus lactis subsp. cremoris; C2, cheese treated with Lactobacillus acidophilus; C3, cheese
treated with Lactobacillus paracasei; C4, cheese treated with Bifidobacterium lactis; and C5, cheese treated with L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis.
1
g of cheese L of milk -1.
2
g of whey kg of cheese -1.
a-c
For each trial, different superscript lowercase letters within a column denote differences (p < 0.05) between values obtained for different days of storage according Tukey’s test.
A-C
Different superscript capital letters within a row denote differences (p < 0.05) between the values obtained for the different trials according to Tukey’s test.
81
Table 2 - Mean values (standard deviation) for the gross composition and physicochemical characteristics of coalho goat cheese with probiotic lactic
acid bacteria during 21 days of storage at 10 °C.
Variables
Moisture
(g 100g -1)
Dry matter
(g 100g -1)
Ashes
(g 100g -1)
Total protein
(g 100g -1)
Fat matter
(g 100g -1)
Lactose
(g/100 g)
Days of
storage
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
Cheeses
C1
57.57 (± 0.41)Ca
57.09 (± 0.15)Ca
54.97 (± 0.12)Cb
54.20 (± 0.11)Cb
42.85 (± 0.17)Ac
42.91 (± 0.15)Ac
45.50 (± 0.12)Ab
45.80 (± 0.11)ABa
4.03 (± 0.04)Ba
4.13 (± 0.15)Aa
4.13 (± 0.09)Ba
4.22 (± 0.20)Ba
21.82 (± 0.10)Ac
22.73 (± 0.16)Ab
23.32 (± 0.37)Aa
21.59 (± 0.24)Ac
17.00 (± 0.00)Ab
18.63 (± 0.48)Aa
18.83 (± 0.41)Aa
19.00 (± 0.45)Aa
1.54 (± 0.04)Ca
1.07 (± 0.00)Db
0.99 (± 0.02)Dc
C2
56.62 (± 0.51)Ca
57.48 (± 0.52)Ca
56.72 (± 1.09)Ba
56.06 (± 0.89)Ba
43.47 (± 0.37)Aa
42.52 (± 0.52)Aa
43.28 (± 1.09)Ba
43.94 (± 0.89)CDa
4.25 (± 0.07)Aa
4.25 (± 0.04)Aa
4.25 (± 0.04)Ba
4.10 (± 0.10)Bb
20.01 (± 0.16)Bc
21.66 (± 0.12)ABa
20.69 (± 0.19)Cb
21.27 (± 0.33)Aa
16.50 (± 0.00)Bab
16.00 (± 0.58)Bb
17.50 (± 0.41)Ba
16.75 (± 0.61)Bab
1.90 (± 0.02)Ba
1.93 (± 0.02)Bb
1.68 (± 0.02)BCc
C3
57.64 (± 1.10)BCa
58.15(± 0.88)BCa
54.39 (± 0.99)Cb
55.23 (± 0.09)Cb
41.29 (± 0.36)Bb
41.85 (± 0.88)ABb
45.61 (± 0.99)Aa
44.78 (± 0.09)BCa
4.02 (± 0.11)Ba
4.16 (± 0.19)Aa
4.20 (± 0.06)Ba
4.09 (± 0.11)Ba
20.32 (± 0.14)Bb
19.98 (± 0.96)CDb
21.86 (± 0.60)Ba
20.87 (± 0.47)Aab
17.25 (± 0.29)Ab
18.63 (± 1.03)Aa
19.13 (± 0.25)Aa
19.25 (± 0.65)Aa
2.08 (± 0.02)Aa
1.56 (± 0.05)Cab
1.32 (± 0.34)CDb
C4
59.18 (± 0.73)ABa
58.83 (± 0.73)Ba
59.46 (± 0.32)Aa
56.76 (± 0.82)Bb
40.39 (± 0.19)Bb
41.18 (± 0.73)Bb
43.23 (± 0.11)Ba
43.24 (± 0.82)Da
4.37 (± 0.14)Abc
4.32 (± 0.03)Ac
4.56 (± 0.09)Aab
4.70 (± 0.11)Aa
19.27 (± 0.32)Cb
21.12 (± 0.43)Ba
20.96 (± 0.54)BCa
21.70 (± 0.74)Aa
15.13 (± 0.25)Cc
17.50 (± 0.00)Aa
15.75 (± 0.29)Cbc
16.63 (± 0.75)Bab
1.54 (± 0.04)Cc
2.04 (± 0.07)Aa
2.12 (± 0.02)Aa
C5
60.27 (± 0.31)Aa
60.41 (± 0.05)Aa
59.29 (± 0.30)Ab
59.97 (± 0.14)Aa
40.25 (± 0.94)Bb
39.56 (± 0.08)Cb
40.71 (± 0.30)Cb
46.86 (± 0.31)Aa
4.24 (± 0.05)Aa
4.23 (± 0.06)Aa
4.25 (± 0.06)Ba
4.20 (± 0.02)Ba
18.42 (± 0.03)Db
19.44 (± 0.26)Da
19.37 (± 0.64)Da
19.10 (± 0.16)Bab
16.13 (± 0.25)Ba
16.13 (± 0.48)Ba
16.17 (± 0.26)Ca
16.38 (± 0.25)Ba
2.09 (± 0.07)Aa
1.85 (± 0.02)Bb
1.76 (± 0.10)ABbc
82
NaCl
(g 100g -1)
pH
Titratable
acidity
(g/100 g)
Aw
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
0.97 (± 0.02)Cc
0.61 (± 0.04)Bb
0.67 (± 0.05)Aab
0.66 (± 0.02)ABab
0.69 (± 0.01)Aa
6.52 (± 0.16)Da
6.31 (± 0.30)Ba
6.01 (± 0.09)Da
6.22 (± 0.41)Ca
0.53 (± 0.00)Bc
1.06 (± 0.00)Ab
1.06 (± 0.00)Ab
1.23 (± 0.00)Ba
0.971 (± 0.00)Aa
0.966 (± 0.00)Cb
0.967 (± 0.00)Cb
0.966 (± 0.00)Bb
2.03 (± 0.04)Aa
0.62 (± 0.06)Ba
0.59 (± 0.04)Ba
0.61 (± 0.03)BCa
0.53 (± 0.04)Ba
7.03 (± 0.02)BCab
7.12 (± 0.09)Aab
7.25 (± 0.02)Aa
6.88 (± 0.25)ABb
0.71 (± 0.00)Aa
0.53 (± 0.00)Cb
0.53 (± 0.00)Bb
0.35 (± 0.00)Dc
0.967 (± 0.00)Bab
0.969 (± 0.00)Ba
0.966 (± 0.00)CDb
0.962 (± 0.00)Bc
1.16 (± 0.37)BCb
0.58 (± 0.04)Bb
0.70 (± 0.03)Aa
0.59 (± 0.05)Cb
0.56 (± 0.01)Bb
7.16 (± 0.00)ABa
7.06 (± 0.02)Aab
6.79 (± 0.05)Cb
6.35 (± 0.25)Cc
0.18 (± 0.00)Dd
0.71 (± 0.00)Bc
1.06 (± 0.00)Ab
1.24 (± 0.00)Aa
0.970 (± 0.00)Ab
0.972 (± 0.00)Aab
0.963 (± 0.00)Dc
0.978 (± 0.01)Aa
1.94 (± 0.01)Ab
0.77 (± 0.05)Aa
0.65 (± 0.02)ABb
0.69 (± 0.01)Ab
0.65 (± 0.05)Ab
7.26 (± 0.01)Aab
7.16 (± 0.08)Ab
7.16 (± 0.04)Ab
7.38 (± 0.11)Aa
0.53 (± 0.00)Ba
0.44 (± 0.10)CDa
0.35 (± 0.00)Ca
0.35 (± 0.00)Da
0.966 (± 0.00)Bb
0.963 (± 0.00)Db
0.973 (± 0.00)Ba
0.975 (± 0.01)Aa
1.65 (± 0.02)Ac
0.55 (± 0.00)Bb
0.63 (± 0.03)ABa
0.60 (± 0.02)Ca
0.64 (± 0.03)Aa
6.93 (± 0.06)Ca
6.98 (± 0.01)Aa
6.91 (± 0.05)Ba
6.53 (± 0.16)BCb
0.36 (± 0.00)Cb
0.36 (± 0.00)Db
0.53 (± 0.00)Ba
0.53 (± 0.00)Ca
0.962 (± 0.00)Cc
0.971 (± 0.00)ABb
0.978 (± 0.00)Aa
0.976 (± 0.00)Aa
Results are averages of three replicates of cheeses manufactured at different times.
The following abbreviations are used: C1, cheese treated with Lactococcus lactis subsp. lactis and Lactococcus lactis subsp. cremoris; C2, cheese treated with Lactobacillus acidophilus; C3, cheese
treated with Lactobacillus paracasei; C4, cheese treated with Bifidobacterium lactis; and C5, cheese treated with L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis.
a-c
For each trial, different superscript lowercase letters within a column denote differences (p < 0.05) between values obtained for different days of storage according to Tukey’s test.
A-C
Different superscript capital letters within a row denote differences (p < 0.05) between the values obtained for the different trials according to Tukey’s test.
83
Table 3 - Mean values (standard deviation) for proteolysis parameters of coalho goat cheese with probiotic lactic acid bacteria during 21 days of
storage at 10 °C.
Variables Days of storage
EPI
DPI
1
7
14
21
1
7
14
21
Cheeses
C1
10.54 (± 2.04)Aa
13.28 (± 3.82)Aa
13.27 (± 0.38)ABa
14.41 (± 0.54)Aa
9.34 (± 0.38)Dc
8.87 (± 0.04)Dbc
8.70 (± 0.04)Cb
14.60 (± 0.44)Ca
C2
14.50 (± 3.65)Aa
12.39 (± 2.54)Aa
11.81(± 2.03)Ba
12.56 (± 2.40)Aa
9.64 (± 0.39)CDb
8.89 (± 0.49)CDb
15.16 (± 0.79)Ba
14.42 (± 0.15)Ca
C3
11.44 (± 4.75)Aa
11.83 (± 3.12)Aa
12.44 (± 1.82)ABa
13.66 (± 3.20)Aa
10.29 (± 0.55)BCa
9.83 (± 0.71)BDa
9.73 (± 0.48)Ca
9.82 (± 0.22)Da
C4
12.72 (± 3.44)Aa
12.97 (± 1.85)Aa
11.65 (± 2.64)Ba
11.59 (± 2.77)Aa
10.52 (± 0.39)Bb
10.07 (± 0.50)ABb
9.66 (± 0.43)Cb
15.42 (± 0.48)Ba
C5
12.32 (± 3.05)Aab
10.16 (± 1.14)Ab
15.37 (± 1.65)Aa
14.12 (± 3.89)Aab
16.25 (± 0.03)Aa
16.89 (± 0.14)Aa
16.38 (± 0.54)Aa
16.59 (± 0.11)Aa
Results are averages of three replicates of cheeses manufactured at different times.
The following abbreviations are used: EPI, extent proteolysis index; DPI, depth of proteolysis index; C1, cheese treated with Lactococcus lactis subsp. lactis and Lactococcus lactis subsp. cremoris;
C2, cheese treated with Lactobacillus acidophilus; C3, cheese treated with Lactobacillus paracasei; C4, cheese treated with Bifidobacterium lactis; and C5, cheese treated with L. acidophilus, L.
paracasei and B. lactis.
a-c
For each trial, different superscript lowercase letters within a column denote differences (p < 0.05) between values obtained for different days of storage according to Tukey’s test.
A-C
Different superscript capital letters within a row denote differences (p < 0.05) between the values obtained for the different trials according to Tukey’s test.
84
Table 4 - Mean values (standard deviation) for textural parameters of coalho goat cheese with different probiotic lactic acid bacteria during 21 days
of storage at 10 °C.
Variables
Hardness
Adhesiveness
Springiness
Cohesiveness
Gumminess
Chewiness
Days of
storage
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
Cheeses
C1
1254.42 (± 182.45)Ab
2042.54 (± 508.49)Aab
2027.19 (± 574.70)Aab
2490.71 (± 566.32)Aa
-0.60 (± 0.45)Aa
-3.26 (± 3.03)Aa
-1.40 (± 0.55)Aa
-5.90 (± 5.02)Aa
0.89 (± 0.02)Ba
0.78 (± 0.13)Ba
0.85 (± 0.11)Aa
0.73 (± 0.14)Ba
0.75 (± 0.04)Ba
0.55 (± 0.22)Ba
0.65 (± 0.26)Aa
0.44 (± 0.26)Ba
720.83 (± 506.26)Aa
1253.44 (± 676.67)Aa
1100.12 (± 288.14)Aa
1163.32 (± 816.79)Aa
861.38 (± 195.70)Aa
1043.67 (± 692.88)Aa
C2
1240.48 (± 334.07)Aa
1891.10 (± 820.35)Aa
1424.30 (± 232.26)Aa
1814.84 (± 745.69)Aa
-0.84 (± 0.37)Aa
-1.66 (± 1.32)Aa
-0.745 (± 0.68)Aa
-1.16 (± 0.21)Aa
0.93 (± 0.00)Aa
0.92 (± 0.02)Aa
0.91 (± 0.01)Aa
0.92 (± 0.02)Aa
0.82 (± 0.01)Aa
0.81 (± 0.02)Aa
0.80 (± 0.03)Aa
0.80 (± 0.04)Aa
1018.20 (± 261.32)Aa
1548.93 (± 712.23)Aa
1241.69 (± 306.54)Aa
1477.72 (± 664.08)Aa
948.90 (± 243.74)Aa
1428.00 (± 673.82)Aa
C3
1293.77 (± 470.90)Ab
1795.68 (± 282.18)Ab
1911.82 (± 324.65)Aab
2582.29 (± 598.43)Aa
-1.05 (± 0.93)Aa
-1.40 (± 0.50)Aa
-1.36 (± 0.71)Aa
-6.57 (± 8.33)Aa
0.93 (± 0.01)Aa
0.91 (± 0.03)Aa
0.90 (± 0.03)Aa
0.83 (± 0.10)ABa
0.81 (± 0.00)Aa
0.79 (± 0.03)Aab
0.76 (± 0.07)Aab
0.65 (± 0.15)ABb
1051.94 (± 378.80)Ab
1428.75 (± 260.27)Aab
1311.86 (± 98.61)Aab
1621.85 (± 275.55)Aa
980.02 (± 358.79)Aa
1307.96 (± 262.91)Aa
C4
1163.23 (± 430.98)Aa
1762.84 (± 911.12)Aa
1709.28 (± 127.61)Aa
1880.77 (± 691.88)Aa
-0.70 (± 0.53)Aa
-0.98 (± 0.35)Aa
-0.66 (± 0.18)Aa
-1.14 (± 0.84)Aa
0.93 (± 0.01)Aa
0.92 (± 0.01)Aa
0.91 (± 0.02)Aa
0.92 (± 0.01)Aa
0.81 (± 0.01)Aa
0.81 (± 0.02)Aa
0.77 (± 0.03)Aa
0.80 (± 0.02)Aa
942.27 (± 343.82)Aa
1429.05 (± 764.93)Aa
1329.53 (± 128.81)Aa
1504.69 (± 577.28)Aa
873.20 (± 309.91)Aa
1321.47 (± 716.90)Aa
C5
1012.84 (± 213.49)Ab
1349.64 (± 357.70)Ab
1654.55 (± 339.96)Aab
2011.70 (± 435.50)Aa
-1.11 (± 0.41)Aa
-0.59 (± 0.44)Aa
-0.99 (± 0.65)Aa
-1.57 (± 1.20)Aa
0.93 (± 0.01)Aa
0.91 (± 0.03)Aa
0.88 (± 0.05)Aa
0.88 (± 0.05)Aa
0.81 (± 0.01)Aa
0.79 (± 0.07)Aa
0.76 (± 0.08)Aa
0.72 (± 0.11)Aa
819.26 (± 165.18)Ab
1063.61 (± 268.72)Ab
1223.35 (± 202.96)Aab
1425.34 (± 166.06)Aa
759.76 (± 162.12)Ab
972.687 (± 248.37)Aab
85
14
21
962.87 (± 344.72)Aa
943.70 (± 798.04)Aa
1131.96 (±272.07)Aa
1362.80 (±628.28)Aa
1176.82 (± 51.10)Aa
1357.18 (± 340.23)Aa
1216.86 (± 136.59)Aa 1072.38 (± 128.77)Aab
1388.27 (± 538.22)Aa 1258.26 (± 147.22)Aa
Results are averages of three replicates of cheeses manufactured at different times; The following abbreviations are used: C1, cheese treated with Lactococcus lactis subsp. lactis and Lactococcus
lactis subsp. cremoris; C2, cheese treated with Lactobacillus acidophilus; C3, cheese treated with Lactobacillus paracasei; C4, cheese treated with Bifidobacterium lactis; and C5, cheese treated with
L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis. a - b For each trial, different superscript lowercase letters within a column denote differences (p < 0.05) between values obtained for different days of storage
according to Tukey’s test. A – B Different superscript capital letters within a row denote differences (p < 0.05) between the values obtained for the different rials according to Tukey’s test.
86
Table 5 - Mean values (standard deviation) for the color evaluation parameters for coalho goat cheese with probiotic lactic acid bacteria during 21
days of storage at 10 °C.
Color
L
a
b
Days of
storage
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
Cheeses
C1
93.50 (± 0.30)Aa
92.81 (± 0.13)ABb
92.51 (± 0.27)ABb
91.36 (± 0.23)Bc
-3.18 (± 0.08)Ba
-3.12 (± 0.17)ABa
-2.88 (± 0.21)Ba
-2.88 (± 0.23)Ba
9.17 (± 0.82)Ac
9.46 (± 0.37)Ac
10.31 (± 0.24)Ab
11.16 (± 0.32)Aa
C2
92.63 (± 0.30)Ba
92.23 (± 0.15)Ca
92.52 (± 0.19)ABa
91.48 (± 0.21)Bb
-3.09 (± 0.00)ABb
-3.17 (± 0.28)Bb
-2.86 (± 0.08)ABab
-2.68 (± 0.14)Ba
8.87 (± 0.02)Ac
9.60 (± 0.11)Abc
10.32 (± 0.71)Aab
10.70 (± 0.47)ABa
C3
93.38 (± 0.16)Aa
93.30 (± 0.33)Aab
92.84 (± 0.21)Abc
92.73 (± 0.35)Ac
-3.04 (± 0.05)Abc
-3.09 (± 0.21)ABc
-2.81 (± 0.06)ABb
-2.34 (± 0.17)Aa
9.37 (± 0.05)Aa
9.61 (± 0.50)Aa
9.70 (± 0.33)ABa
9.76 (± 0.14)Ca
C4
92.67 (± 0.15)Ba
92.70 (± 0.30)BCa
92.60 (± 0.18)ABa
91.71 (± 0.80)Bb
-3.14 (± 0.04)ABc
-2.78 (± 0.04)Ab
-2.65 (± 0.03)Aa
-2.74 (± 0.06)Bb
9.03 (± 0.04)Ac
9.20 (± 0.05)Abc
9.58 (± 0.20)Bb
10.48 (± 0.24)Ba
C5
92.50 (± 0.25)Ba
92.51 (± 0.21)BCa
92.42 (± 0.33)Ba
91.69 (± 0.20)Bb
-3.08 (± 0.02)ABa
-3.09 (± 0.12)ABa
-3.04 (± 0.02)Ba
-3.18 (± 0.14)Ba
9.49 (± 0.16)Ac
9.70 (± 0.40)Abc
10.33 (± 0.07)Ab
11.09 (± 0.33)Aa
Results are averages of three replicates of cheeses manufactured at different times.
The following abbreviations are used: C1, cheese treated with Lactococcus lactis subsp. lactis and Lactococcus lactis subsp. cremoris; C2, cheese treated with Lactobacillus acidophilus; C3, cheese
treated with Lactobacillus paracasei; C4, cheese treated with Bifidobacterium lactis; and C5, cheese treated with L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis.
a-c
For each trial, different superscript lowercase letters within in column denote differences (p < 0.05) between values obtained for different days of storage according to Tukey’s test.
A-C
Different superscript capital letters within a row denote differences (p < 0.05) between the values obtained for the different trials according to Tukey’s test.
87
Table 6 - Mean (standard deviation) sensory scores1 for coalho goat cheese with different probiotic lactic acid bacteria treatments after storage at 10
°C.
Variables
Appearance
Color
Flavor
Taste
Texture
General
perception
Days of
storage
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
21
1
7
14
Cheeses
C1
6.66 (± 2.12)Ba
6.18(± 1.98)Ba
5.93 (± 2.12)Ba
5.93 (± 2.07)Ba
7.54 (± 1.61)Aa
7.27 (± 1.50)Ba
7.24 (± 1.59)Ba
7.11 (± 1.53)Ba
5.88 (± 2.23)Ba
5.69 (± 2.32)Ba
5.96 (± 2.08)Ba
6.18 (± 1.94)Ba
5.26 (± 2.49)Ba
4.93 (± 2.56)Ba
4.74 (± 2.39)Ba
5.27 (± 2.57)Ca
5.81 (± 2.31)Ba
5.35 (± 2.32)Ca
5.15 (± 2.09)Ba
5.38 (± 2.53)Ca
5.50 (± 2.30)Ba
5.32 (± 2.22)Ca
5.06 (± 2.16)Ba
C2
7.83 (± 1.28)Aa
7.27 (± 1.56)Ab
7.58 (± 1.27)Aab
7.75 (± 1.30)Aab
7.80 (± 1.34)Aa
7.61 (± 1.17)ABa
7.80 (± 1.20)Aa
7.85 (± 1.27)Aa
6.72 (± 1.77)Aa
6.51 (± 1.77)Aa
6.61 (± 1.54)ABa
6.89 (± 1.69)Aa
7.05 (± 1.85)Aa
6.54 (± 1.93)Aa
6.79 (± 1.75)Aa
7.06 (± 1.87)Aa
7.36 (± 1.64)Aa
6.59 (± 2.01)Bb
7.03 (± 1.54)Aab
7.51 (± 1.50)Aa
7.23 (± 1.59)Aa
6.76 (± 1.64)ABa
7.06 (± 1.32)Aa
C3
7.71 (± 1.40)Aa
7.42 (± 1.56)Aa
7.56 (± 1.36)Aa
7.32 (± 1.41)Aa
7.91 (± 1.18)Aa
7.70 (± 1.23)ABa
7.75 (± 1.28)Aa
7.61 (± 1.32)ABa
6.77 (± 1.69)Aa
6.49 (± 1.84)Aa
6.62 (± 1.69)ABa
6.49 (± 1.53)ABa
6.84 (± 1.93)Aa
6.48 (± 1.89)Aab
6.55 (± 1.93)Aab
5.96 (± 2.15)BCb
6.66 (± 2.07)Aa
6.80 (± 1.82)ABa
6.87 (± 1.73)Aa
6.60 (± 1.93)Ba
6.97 (± 1.55)Aa
6.66 (± 1.71)Bab
6.78 (± 1.74)Aab
C4
7.65 (± 1.43)Aa
7.62 (± 1.27)Aa
7.71 (± 1.25)Aa
7.47 (± 1.47)Aa
7.84( ± 1.21)Aa
7.79 (± 1.15)Aa
7.91 (± 1.10)Aa
7.68 (± 1.36)Aa
6.84 (± 1.63)Aa
6.50 (± 1.67)Aa
6.93 (± 1.58)Aa
6.63 (± 1.66)ABa
7.01 (± 1.68)Aa
6.42 (± 1.92)Aa
7.02 (± 1.69)Aa
6.73 (± 2.04)ABa
7.07 (± 1.79)Aa
6.99 (± 1.76)ABa
7.48 (± 1.48)Aa
7.02 (± 1.93)ABa
7.06 (± 1.43)Aa
6.74 (± 1.78)ABa
7.27 (± 1.45)Aa
C5
7.86 (± 1.60)Aa
7.72 (± 1.15)Aa
7.77 (± 1.08)Aa
7.84 (± 1.22)Aa
8.06 (± 0.87)Aa
7.79 (± 1.08)Aa
7.84 (± 1.14)Aa
7.75 (± 1.34)Aa
7.22 (± 1.64)Aa
6.86 (± 1.61)Aa
6.93 (± 1.64)Aa
6.93 (± 1.65)Aa
7.28 (± 1.75)Aa
7.10 (± 1.61)Aa
6.92 (± 1.63)Aa
6.95 (± 1.84)Aa
7.36 (± 1.65)Aa
7.38 (± 1.30)Aa
7.28 (± 1.39)Aa
7.44 (± 1.55)Aa
7.55 (± 1.29)Aa
7.41 (± 1.31)Aa
7.17 (± 1.39)Aa
88
21
1
5.43 (± 2.31)Ca
7.22 (± 1.47)Aa
6.25 (± 1.86)Bb
6.79 (± 1.78)ABa
7.22 (± 1.54)Aa
Scored according to a hedonic scale ranging from 1 (dislike very much) to 9 (like very much).
Results are averages of three replicates of cheeses manufactured at different times.
The following abbreviations are used: C1, cheese treated with Lactococcus lactis subsp. lactis and Lactococcus lactis subsp. cremoris; C2, cheese treated with Lactobacillus acidophilus; C3, cheese
treated with Lactobacillus paracasei; C4, cheese treated with Bifidobacterium lactis; and C5, cheese treated with L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis.
a-b
For each trial, different superscript lowercase letters within in column denote differences (p < 0.05) between values obtained for different days of storage according to Tukey’s test.
A-C
Different superscript capital letters within a row denote differences (p < 0.05) between the values obtained for the different trials according to Tukey’s test.
Log cfu g-1
89
Days of storage
Figure 1 - Counts of lactic acid bacteria in coalho goat cheese with probiotic lactic acid
bacteria during 21 days of storage at 10 °C. C1 (
L. acidophilus. C3 (
(
): control cheese. C2 (
): cheese with L. paracasei. C4 (
): cheese with
): cheese with B. lactis. C5
): cheese with L. acidophilus, L. paracasei and B. lactis. Results are average of three
replicates of cheeses manufactured at different times.
90
ARTIGO 2
91
Addition of probiotic bacteria in a semi-hard goat cheese (coalho): survival
to simulated gastrointestinal conditions and inhibitory effect against
pathogenic bacteria
Running title: Probiotics in goat cheese
Maria Elieidy Gomes de Oliveira1, Estefânia Fernandes Garcia1, Rita de Cássia Ramos do
Egypto Queiroga1, Carlos Eduardo Vasconcelos de Oliveira1, Ana Maria Pereira Gomes 2,
Maria Manuela Esteves Pintado2, Ana Raquel Mendes Ferreira Madureira2, Maria Lúcia da
Conceição3, Evandro Leite de Souza3*
1
Laboratory of Food Quality, Department of Nutrition, Health Sciences Center, Federal
University of Paraíba, João Pessoa, Brazil
2
College of Biotechnology, Catholic University of Porto, Porto, Portugal
3
Laboratory of Food Microbiology, Department of Nutrition, Health Sciences Center, Federal
University of Paraíba, João Pessoa, Brazil
* Corresponding author: Evandro Leite de Souza
Universidade Federal da Paraíba
Centro de Ciências da Saúde
Departamento de Nutrição
Campus I, 58051-900, Cidade Universitária, João Pessoa, Paraíba, Brasil.
E-mail: [email protected]
Telephone number: + 55 83 3216 7807
Fax number: + 55 83 3216 7094
92
Abstract
In this study, the survival of the probiotics Lactobacillus acidophilus (LA-5), Lactobacillus
paracasei (L. casei 01) and Bifidobacterium lactis (BB12) incorporated in a Brazilian semihard goat cheese (coalho) when exposed to in vitro simulated conditions of digestion was
assessed. It was also evaluated the inhibitory effects of these probiotic bacteria against L.
monocytogenes and S. aureus in the coalho goat cheese during refrigerated storage for 21
days. There was a significant difference (p < 0.05) for the counts obtained for the tested
strains when exposed and not exposed to the simulated gastrointestinal conditions. At the end
of the experimental digestion, all of the tested strains presented decreased (p < 0.05) viable
counts (5.5 – 6.0 log cfu/g) with respect to those determined before exposure to the mouth
conditions (time 0.7 – 8 log cfu/g). L. paracasei presented inhibition rate of 7.87% and
23.63% against S. aureus on the 14
th
and 21th day of storage, respectively; against L.
monocytogenes these values were of 12.96 and 32.99%. Positive inhibition rates of B. lactis
toward S. aureus was found on the 1st, 14
th
and 21th day of storage (16.32%, 10.12% and
3.67%, respectively); and against L. monocytogenes only on the 1st day of storage (3.28%).
From these results, coalho goat cheese could be an interesting carrier of those probiotic
strains; and the probiotic bacteria tested, particularly L. paracasei and B. lactis, could be used
as protective cultures for delay the growth of S. aureus and L. monocytogenes in goat coalho
cheese, increasing the safety and shelf-life of this product.
Keywords: probiotics, gastrointestinal conditions, survival, inhibitory effects, cheese
93
1. Introduction
In recent years, the growing public awareness of diet-related health issues has fueled
the demand for foods with distinct health-promoting effects (Phillips, Kailasapathy, & Tran,
2006; Saarela, Lähteenmäki, Crittenden, Salminen, & Mattila-Sandholm, 2002). The Food
and Agriculture Organization defines food-related probiotics as living organisms that, upon
ingestion in certain numbers, exert benefits to the consumer’s health beyond the inherent
basic nutrition (FAO/WHO, 2001). The bacterial strains that are claimed to be probiotics
typically belong to the genera Lactobacillus and Bifidobacterium and are commonly
associated with the gastrointestinal tract (Anal & Singh, 2007).
To provide beneficial health effects to the host, probiotic bacteria must survive
through the gastrointestinal tract, tolerating acid, bile and gastric enzymes, and then adhere to
and colonize the intestinal epithelium (Huang & Adams, 2004; Kailasapathy & Chin, 2000).
Food formulations with an appropriate pH (>5) and high buffering capacity would increase
the pH of the gastric tract and thereby enhance the stability of the probiotics. In cheeses, the
conditions (i.e., pH and oxygen levels) are suitable for the long-term survival of probiotic
bacteria (Boylston, Vinderola, Ghoddusi, & Reinheimer, 2004; Phillips, Kailasapathy, &
Tran, 2006), and during gastric passage, the high buffering capacity and lipid content of the
matrix may also provide protection to probiotics (Kailasapathy & Chin, 2000; Phillips,
Kailasapathy, & Tran, 2006). Therefore, it has been suggested that cheese could be an
alternative vehicle for delivering viable probiotics in sufficient numbers to provide therapeutic
effects through its entire shelf life (Burns et al., 2008; Vinderola, Prosello, Ghiberto, &
Reinheimer, 2000).
Antimicrobial activity is one of the most outstanding features of probiotic bacteria,
so the incorporation of probiotic strains in cheeses could prevent (or, at least, delay) the
growth or survival of pathogenic and spoiling bacteria in these foods, acting as protector
94
cultures extending their shelf-life and safety. The antimicrobial activity of probiotic lactic acid
bacteria is mainly attributable to the production of organic acids, bacteriocins, hydrogen
peroxide, fat and amino acid metabolites (Todorov & Dicks, 2006).
“Coalho” cheese is a product that has been produced for over 150 years in various
states of the northeast region of Brazil. Coalho cheese is a semi-hard cheese with medium-tohigh moisture produced from raw or pasteurized cow or goat milk. It is obtained after milk
coagulation using rennet or proper coagulating enzymes, which are sometimes complemented
with selected lactic acid bacteria (starter culture). This cheese is commonly marketed after
seven days of storage at 10 °C; and possesses high commercial value because the simplicity
of the technology used in this production, the high yield and good acceptance among
consumers (Queiroga et al., 2013). In previous studies (Garcia, Oliveira, Queiroga, Machado,
& Souza, 2012; Oliveira, Garcia, Queiroga, & Souza, 2012), we demonstrated that
Lactobacillus acidophilus (LA-5), Lactobacillus paracasei (L. casei-01) and Bifidobacterium
lactis (BB-12) remained viable in coalho goat cheese during 21 days of cold storage, and the
viable counts were always higher than the those recommended (6 – 7 log cfu/g) for a probiotic
food. Moreover, the incorporation of the tested probiotic bacteria in the production of coalho
cheese was shown to be feasible because the probiotic bacteria did not cause changes in the
quality characteristics of the product except for improving its sensory attributes.
In this manuscript, we analyze the survival of the probiotic bacteria L. acidophilus
(LA-5), L. paracasei (L. casei-01) and B. lactis (BB 12) when added to coalho goat cheese
and exposed to experimental conditions that are typically encountered throughout the
gastrointestinal tract; and the inhibitory effect of these probiotic strains against the pathogenic
bacteria Staphylococcus aureus and Listeria monocytogenes in coalho goat cheese throughout
the storage.
95
2. Material and methods
2.1 Microorganisms
Freeze-dried commercial probiotic cultures of L. acidophilus (LA-5, batch 2914230),
L. paracasei (L. casei-01, batch 2910976) and B. lactis (BB 12, batch 2280202) were obtained
from Chr. Hansen Brazil® (Valinhos, Minas Gerais, Brazil). L. monocytogenes ATCC 7644
and S. aureus ATCC 6538 were obtained from the Collection of Reference Microorganisms,
National Institute of Quality Control in Health (FIOCRUZ, Rio de Janeiro, Brazil).
2.2 Manufacture process of coalho goat cheeses
Coalho cheeses were manufactured in 10-L vats from commercially pasteurized (65
°C per 15 min) goat milk (Caprilácti, Alagoinha, Brazil) heated to 45 ± 1 ºC and followed by
direct acidification with 0.25 mL/L of lactic acid (stock solution of 0.85 mL/100 mL). The
cultures of each of the probiotic bacteria tested were added at a concentration of 10 mg/L for
direct vat inoculation. Calcium chloride (0.5 mL/L) and a commercial coagulating agent (0.9
mL/L) were also added to the vats. The vats were incubated at 36 °C until a firm curd was
formed (approximately 40 min). The obtained gel was gently cut into cubes (1.5 to 2.0 cm),
allowed to drain, placed in perforated rectangular containers (approximate capacity of 250 g),
salted in brine (12 g/L NaCl), maintained at 36 °C under pressure for 4 h and vacuum
packaged. The cheese obtained after storage at 10 °C for 24 h was regarded as the final
product. Each cheese was manufactured three times (replicates), and all analyses were
performed in duplicate. For each replication, the cheeses were manufactured from the same
milk batch. Control without addition of the probiotic bacteria tested were manufactured
similarly and used in assays as control.
96
2.3 Assays of effects of simulated gastrointestinal conditions on the viability of probiotic
bacteria
Each probiotic bacterial strain was studied separately; for each strain, a set of 5
cheese samples labeled as C1, C2, C3, S1 and S2 was produced. C1 and C2 were duplicate
controls that were inoculated with the tested probiotic strain but were not exposed to the
simulated gastrointestinal conditions; C3 was a control that was not inoculated with the tested
probiotic strains but was exposed to the simulated gastrointestinal conditions (and used to
aseptically follow the pH adjustments in the sequential stages of the simulated digestion); and
S1 and S2 were inoculated with the tested probiotic strains and exposed to the simulated
gastrointestinal conditions. All of the aforementioned samples were prepared in sterile flasks
(50 mL). In these containers, the cheeses with each of the probiotic strains tested were
distributed in amounts of 25 g each.
The simulated gastrointestinal pathway used in this study is described in Table 1,
including the compounds, their concentrations, the time interval and the intensities of stirring
in all steps (stirring was used to somewhat simulate peristaltic movements). Mastication was
simulated according to Hold, Boer, Zuidema, & Maes (1995) and Choi, Chung, Lee, Shin, &
Sung (2007) using a saliva solution prepared with 100 U/mL α-amylase (Sigma, St. Louis
MO, USA) and diluted in 1 mM CaCl2, and 1 M NaHCO3 was used to adjust the pH to 6.9;
the simulated saliva was added to the 25 g-cheese samples at a rate of 0.6 mL/min for 2 min.
To simulate the esophagus–stomach, 25 mg/mL pepsin (Sigma) was prepared in 0.1 N HCl;
this solution was added in equal-sized aliquots at each step throughout this gastric phase at a
rate of 0.05 mL/mL for a total of 90 min while the pH was decreased to 2 using 1 M HCl
(Aura, 2005). The duodenum was simulated using 2 g/L pancreatin (Sigma) and 12 g/L
bovine bile salts (Sigma, St. Louis MO, USA) diluted in 0.1 M NaHCO3; this solution was
added at the beginning of this step at a rate of 0.25 mL/mL (Laurent, Besancon, & Caporiccio,
97
2007). Finally, the ileum was simulated by increasing the pH to 6.5 using filter-sterilized 0.1
M NaHCO3. The simulation was continuous, so the overall working volume increased (as
happens during actual digestion) from that of the initial 25 g-sample of cheese. The viable
numbers referred to the current volume, so they should be compared with the C1 and C2
counterparts to compensate for the effect of dilution.
All of the enzyme solutions were freshly prepared and filter-sterilized using a 0.22
μm-membrane filter (Millipore, Billerica, MA, USA) prior to use; after sterilization, all of the
solutions were maintained in an ice bath during the entire period of simulation prior to their
gradual addition (when appropriate). An incubation chamber (at 37 °C) was used to simulate
the temperature of the human body, and mechanical agitation (60 rpm) was used to parallel
peristaltic movements, with intensities resembling those attained in each digestive
compartment.
The viable cell counts of the probiotic bacteria in the cheeses matrices submitted for
each simulated gastrointestinal condition were determined by preparing serial decimal
dilutions with sterile peptone water [0.1 g/100 mL (Sigma, St. Louis MO, USA)]. These
dilutions were subsequently plated, using the Miles, Misra, & Irwin method (1938). L.
paracasei was plated on MRS agar (Sigma-Aldrich) and incubated at 37 °C/48 h, whereas B.
lactis and L. acidophilus were plated on MRS agar (Sigma-Aldrich) supplemented with
cysteine–HCl (0.05 g/100 mL) and incubated under anaerobic conditions (BD GasPakTM EZ
anaerobe container system, Becton, Dickinson and Company, USA) at 37 °C/48 h. The results
were expressed as the log of count forming units per g (log cfu/g). The pH of each sample was
measured at all times with a pH meter (Model 021/15; Quimis, São Paulo, Brazil) that was
periodically sterilized with ethanol (90 mL/100 mL).
98
2.4 Assays of inhibitory effects of probiotic bacteria against pathogenic bacteria
For these assays the coalho goat cheese samples were manufactured as described
above, excepting for no addition of the bacterial probiotic cultures tested. To prepare suitable
inoculum for cheeses, the probiotic bacterial strains were first grown in MRS broth (SigmaAldrich, St. Louis MO, USA), and incubated at 37 °C for 48 h. All media prepared for B.
lactis and L. acidophilus were supplemented with 0.05 % (w/v) cystein-HCl (Sigma-Aldrich).
The aforementioned pathogenic bacteria were first grown in BHI Broth (Sigma-Aldrich), and
thereafter cultured twice again in BHI broth – incubated at 37 °C for 24 h. To verify the
desired levels of probiotic inoculum (viz. 8 to 10 log cfu/mL) and pathogenic bacteria
inoculum (viz. 6 to 7 log cfu/mL), serial dilutions were prepared with sterile peptone water
[0.1 g/100 mL (Sigma-Aldrich)]. For the viable cell counts of the probiotic lactic acid
bacteria, these dilutions were subsequently plated, using the Miles, Misra, & Irwin (1938), on
MRS agar (Sigma-Aldrich) and incubated under anaerobic conditions (BD GasPakTM EZ
Anaerobe container system, Becton, Dickinson and Company, USA) at 37 °C/48 h. For the
viable cell counts of the pathogenic bacteria these dilutions were subsequently plated on BHI
agar (Sigma-Aldrich) and incubated under aerobic conditions at 37 ºC/24 h.
For each probiotic bacterium, one inoculum level of contaminant bacteria was tested.
In cheese, a (positive) control containing only each pathogenic bacterium was provided, as
well as a (negative) one containing only each probiotic bacterium; this led to 5 control
samples. The probiotic bacteria were inoculated at a proportion of 1 mL inoculum (containing
8 to 10 log cfu/mL) for each 25 g of cheese. The contaminant bacteria were inoculated at a
proportion of 1 mL inoculum (containing 6 to 7 log cfu/mL) for each 25 g of cheese. All
inoculated cheese samples were stirred with an electric mixer (Kenwood, UK) for 5 min,
equally distributed by sterile 50 mL-sterile flasks and stored at 7 ºC during 21 days,
corresponding to a total of 44 samples (11 samples x 4 storage periods). Each sample was
99
subjected to viable counts of probiotic and pathogenic bacteria on the 1st, 7st, 14th and 21th day
of storage.
The viable cell counts of the probiotic bacteria were performed as described above.
For viable counts of S. aureus, was used Vogel-Johnson agar (Sigma-Aldrich), supplemented
with potassium tellurite solution (1 g/100 mL) (Sigma-Aldrich), incubated for 24 h at 37 °C.
For viable counts of L. monocytogenes, was used Listeria Selective Agar Base supplemented
with Listeria Selective Supplement (HiMedia Laboratories, India), incubated for 24 h at 37
°C. All analyzes were performed in duplicate and the results were expressed as the log cfu/g.
For each storage time, the extent of inhibition (inhibition rate) was calculated as:
Inhibition rate = [(Ncontrol – Npathogen) / Ncontrol] * 100,
where Ncontrol is log (cfu/g) of the potential pathogen alone, and Npathogen is log (cfu/g) of the
potential pathogen in the presence of a specific lactic acid bacterium.
2.5 Statistical analysis
The means of the results were evaluated using an analysis of variance (ANOVA), and
the Tukey test was used to compare differences (p < 0.05). Statistical Analysis System (SAS,
1999) software was used for the statistical analyses.
3. Results
3.1 Survival to simulated gastrointestinal conditions
The viable cells counts of L. acidophilus (LA-5), L. paracasei (L. casei-01) and B.
lactis (BB 12) in coalho goat cheese when exposed to the simulated gastrointestinal model are
presented in Fig. 1. There was a significant difference (p < 0.05) for the counts obtained for
the tested bacterial strains when exposed and not exposed (control) to the simulated
gastrointestinal conditions (Fig. 1 A – C). The tested bacterial strains maintained higher cell
100
viabilities in the cheeses not exposed to the gastrointestinal conditions for each of the
different gastrointestinal conditions. At the beginning of the simulated digestion, all of the
assayed probiotic strains presented viable counts between 7 – 8 log cfu/g (107–108 cfu/g);
however, the samples obtained at the end of the experimental digestion revealed viable counts
of 6.0 log cfu/g for L. acidophilus (Fig. 1A), 5.7 log cfu/g for L. paracasei (Fig. 1B) and 5.5
log cfu/g for B. lactis (Fig. 1C), which corresponded, respectively, to reductions of 18.92%,
29.63% and 8.33% in the viable counts with respect to those found at the beginning studied
time interval (time 0, when exposed to the mouth conditions). This reduction in the viable
counts was significant (p < 0.05) for all of the tested bacterial strains.
When added to the goat coalho cheese, L. acidophilus showed an increase in the viable
cell number of approximately 0.5 log cycles when exposed to the mouth conditions. When
exposed to the simulated esophagus-stomach conditions, this bacterium maintained its viable
cell number until 52 min, and then the viable cell number decreased by approximately 1.5 log
cycles upon exposure to pH 2.3 in the presence of pepsin. During the passage throughout the
simulated duodenum, the viable cell number decreased slightly. After 92 min of digestion, in
the simulated ileum, L. acidophilus presented viable cell numbers of approximately 1.5 log
cycles lower than those found at the beginning of the simulated digestion (Fig. 1A).
When inoculated in cheese and exposed to the simulated mouth conditions, L.
paracasei revealed an increase in its viable cell numbers of approximately 0.5 log cycles (Fig.
1B). During exposure to the esophagus-stomach conditions, the viable cell count was
maintained until the pH reached a value of 3.8 in the presence of pepsin. However, the viable
cell counts decreased by more than 3.5 log cycles in comparison to the initial count when a
pH of 2.0 was reached. In the simulated duodenum conditions, the viable numbers of L.
paracasei decreased by approximately 0.5 log cycles. Finally, after 92 min of digestion, the
viable numbers of L. paracasei increased by approximately 0.5 log cycles.
101
B. lactis showed the most variability in the viable cell number throughout the exposure
to the simulated digestion (Fig. 1C). When exposed to the mouth conditions, an unexpected
decrease in the viable cell numbers occurred; however, the exposure to the esophagus–
stomach conditions revealed a slight increase in the viable count (ca. 0.5 log cycles). After 32
min of digestion, when the pH reached 2.8, there was a decrease in the number of viable cells.
Then, the decrease in pH to 2.3 appears to have stimulated the growth of B. lactis, resulting in
an increase of 2.5 log cycles. Under the simulated duodenum conditions, the viable number of
B. lactis increased; however, when exposed to the ileum conditions, a significant reduction
occurred (approximately 2.5 log cycles).
3.2 Inhibitory effects on pathogenic bacteria in cheese
The viable cell numbers of the probiotic and pathogenic bacteria when inoculated
separately in coalho goat cheese during 21 days of cold storage are shown in Fig. 2. The viable
cell counts of the probiotic bacteria tested were in a range of 8.1 to 9.8 log cfu/g during all
assessed storage interval times (Fig. 2A); while the viable counts of the pathogenic bacteria
were in a range of 5.7 to 8.3 log cfu/g (Fig. 2B).
With respect to the counts of probiotic bacteria when inoculated associated with S.
aureus in coalho cheese, it was observed an initial increase in viable counts up to the 14th day
of storage for both L. acidophilus and L. paracasei (Fig. 3A and 3B). Different behavior was
noted for B. lactis inoculated in cheese associated with S. aureus, when an initial decrease in
viable counts occurred up to the 7th day of storage, followed by an increase in counts in the
remaining storage intervals evaluated. S. aureus when inoculated associated with L. acidophilus
in coalho cheese revealed a linear increase in viable counts over time, reaching approximately
9.1 log cfu/g on the 21th day of storage (Fig. 3A). S. aureus when inoculated associated with B.
lactis exhibited a progressive increase in viable counts up to the 7th day of storage (7.6 log
102
cfu/g), followed by a small increase in viable counts only on the 21th day of storage (7.9 log
cfu/g) (Fig. 3C). Otherwise, the inoculation of S. aureus associated with L. paracasei in coalho
cheese revealed similar progressive increase in viable counts of S. aureus up to the 7th day of
storage (7.8 log cfu/g), but it was followed by a decrease in viable counts mainly after the 14 th
day of storage (ca. 6.3 log cfu/g) (Fig. 3B).
The inoculation of L. monocytogenes with L. acidophilus or B. lactis in cheese
matrices showed similar behavior up to the 7th day of storage, when was noted a sharp increase
in viable counts of L. monoctytogenes (8.7 and 8.1 log cfu/g, respectively), followed for a slight
increase in viable counts only on the 21th day of storage (8.4 log cfu/g and 8.5 log cfu/g,
respectively) (Fig. 4A and 4C). Likewise to the results found for the inhibition of S. aureus, L.
monocytogenes when inoculated associated with L. paracasei revealed an progressive increase
in viable counts up to the 7th day of storage (7.5 log cfu/g), followed for a sharp decrease in the
later assessed storage intervals (viable count of 5.3 log cfu/g on the 21th day of storage) (Fig.
4B).
The time course of inhibition (inhibition rate) brought about by L. acidophilus, L.
paracasei and B. lactis against L. monocytogenes and S. aureus is plotted in Fig. 5. L.
acidophilus exhibited an inhibition rate toward S. aureus of 13.1% on the 1st day of storage,
and on the 14th day of storage the inhibition rate was of 0.66% (Fig. 5A). No positive inhibition
rate provided by L. acidophilus against L. monocytogenes was detected during the storage
periods assessed (Fig. 5D). L. paracasei presented the highest inhibition rates against the both
pathogenic bacteria tested, which were of of 7.87% and 23.63% toward S. aureus on the 14th
and 21th day of storage, respectively (Fig. 5B); toward L. monocytogenes these values were of
12.96 and 32.99%, respectively (Fig. 5E). Positive inhibition rates of B. lactis toward S. aureus
was found on the 1st (16.32%), 14th (10.12%) and 21th (3.67%) day of storage (Fig. 5C). B.
103
lactis exhibited a positive inhibition rate (3.28%) toward L. monocytogenes only on the 1st day
of storage (Fig. 5F).
4. Discussion
The ability to tolerate digestive stresses is one of the important properties for the
successful incorporation of probiotics into foods (Ross, Desmond, Fitzgerald, & Stanton,
2005). The experiment carried out in this study was based on the gastrointestinal model used
to test the in vitro survival of bacteria under different environments mimicking the digestion
of semi-solid foods (Madureira, Amorim, Gomes, Pintado, & Malcata, 2011), including the
passage of the food through all of the gastrointestinal tract compartments (from mouth to
ileum), mechanical simulation (i.e., peristaltic movements via actual stirring) and exposure to
a pH gradient (as normally occurs during digestion).
At the beginning of digestion (mouth conditions), all of the tested probiotic strains
incorporated in coalho goat cheese were at levels of 7 – 8 log cfu/g (107–108 cfu/g), which is
higher than the minimum count of probiotic bacteria in foods required at the moment of intake
to assure a favorable impact on consumer health (Talwalkar, Miller, Kailasapathy, & Nguyen,
2004). At the end of the simulated digestion, the cheeses with added L. acidophilus presented
a count of 6 log cfu/g, whereas the cheeses with added L. paracasei and B. lactis showed
counts of 5.5 log cfu/g and 5.7 log cfu/g, respectively.
The experimental digestion model applied in this study started with the simulation of
the mouth conditions. For this portion of the model, an artificial saliva solution was prepared
with α-amylase because this enzyme is the dominant active compound of natural saliva, which
gradually starts the digestion process (Humphrey & Williamson, 2001). Furthermore,
bicarbonate was used to simulate the buffering capacity of saliva. Only B. lactis was slightly
affected when subjected to this condition. A similar behavior was observed by Madureira,
104
Amorim, Gomes, Pintado, & Malcata (2011), who evaluated the survival of B. animalis BO in
whey cheese matrix exposed to simulated gastrointestinal conditions. According to Douglas
(1990), salivary α-amylase may inhibit some oral bacterial strains (e.g., of the Streptococcus
spp.) by binding to their surface. As both B. lactis and Streptococcus spp. are gram-positive
bacteria, these findings may also be applicable to our situation.
Before reaching the intestinal tract, probiotic bacteria must first survive the deleterious
action of the gastric juices during the passage through the stomach. A gradual decrease of pH
and exposure to pepsin was thus included in the digestion model to mimic as far as possible
what happens in the human body during the digestion of foods. During the exposure to the
simulated esophagus–stomach conditions, L. acidophilus and especially L. paracasei
decreased their viable cell numbers within 72 min of contact with the gastric juices, which
corresponded to a pH of 2.3. In the case of L. paracasei, this decrease was first observed
when the pH of the medium reached 2.8. A similar behavior was already reported for L.
paracasei incorporated into a bovine Portuguese cheese when submitted to a similar digestion
model (Madureira et al., 2005). Hood & Zotolla (1988) found that L. acidophilus could
survive at pH values as low as 4.0 and that such pH values did not affect the ability of the
tested bacterium to attach to human intestinal cells. Furthermore, L. acidophilus strains plated
on MRS agar at pH 2.5 containing pepsin (1000 units/mL) and incubated for 180 min showed
a decline of approximately 1 log cycle within 120 min (Oh, Kim, & Worobo, 2000). In the
same study, Lactobacillus paracasei ssp. paracasei was the only strain that showed a
significant decrease in the viable cell numbers (approximately 2 log cycles relative to the
initial concentration) during exposure to artificial gastric juice.
As for B. lactis, the esophagus–stomach simulated conditions had no effect on the
viable cell numbers; although there was initially a slight drop, the original viable numbers
were recovered by the end of this digestion step, and the initial counts were surpassed until
105
after 72 min of total digestion time. It has been hypothesized that when these strains are
exposed to artificial gastric juice, which is characterized by both low pH and the presence of
pepsin, their survival is higher than when they are only exposed to low pH because the pepsin
somehow protects the bacterial cells (Matsumoto, Ohishi, & Benno, 2004; Matto, Alakomi,
Vaari, Virkajarvi, & Saarela, 2006).
Upon exposure to the duodenum conditions (i.e., bile salts and pancreatin), L.
acidophilus and L. paracasei showed a slight decrease in the viable numbers when inoculated,
and the viable numbers of B. lactis increased. The pH increase appeared to be favorable for
the survival of these strains. Such a fast increase in cell counts is certainly not an outcome of
cell division, but may be a recovery of sublethally injured cells, because previous steps had
led to reductions in the viable numbers. In the case of L. acidophilus and L. paracasei, it
appears that cells were in a fragile state when they reached this stage, with injuries caused by
the previous exposure to bile acid salts, so an eventual recovery was not possible.
This phenomenon may be related to the fact that bile salts had a particularly negative
effect, so the recovery of probiotic bacterial cells was not possible. Recalling that bile salts are
natural detergents that facilitate the digestion and absorption of hydrophobic components of
the diet, the antimicrobial nature of bile arises chiefly from its detergent property, which
dissolves bacterial membranes. The amphiphilic nature of bile salts makes these compounds
strongly inhibitory to bacteria, constraining the survival of bacteria throughout the
gastrointestinal tract (Madureira, Amorim, Gomes, Pintado, & Malcata, 2011). Many authors
have reported a negligible effect of pancreatic enzymes (in simulated small intestinal
conditions without bile salts) on the viability of lactic acid bacteria in vitro (Champagne &
Gardner, 2008; Maragkoudakis et al., 2006; Ruiz-Moyano, Martín, Benito, Nevado, & de
Guía Córdoba, 2008). These findings would suggest that, in comparison with the effect of bile
salts, the impact of pancreatin on the survival of probiotics is relatively low.
106
In the ileum, different behaviors with respect to the survival in coalho cheese were
observed according to the type of probiotic bacteria assayed. There was a low reduction in the
count of L. acidophilus, a considerable increase in the count of L. paracasei and a sharp
reduction in the numbers of viable cells of B. lactis. Despite the low counts for L. paracasei
and B. lactis at the end of digestion, if the cells reached this point in vivo via their inoculation
in cheese, they would likely adhere to the intestinal wall and start performing their (desired)
biological activities. Only strains that are extremely sensitive to acid in vitro will be unable to
survive the gastric transit, and at least a moderate resistance to low pH appears to be
necessary for an eventual probiotic role. However, it remains to be proven whether the high
resistance assessed in this digestion model correlates with the ability to effectively colonize
the intestine.
Probiotic bacteria may contribute to the preservation of foods due to their potential
antimicrobial property, established by the action of different compounds synthetized by these
bacteria and delivered in the food matrix (de Vuyst et al., 2004); hence, this property was also
investigated in this study in an attempt to control the growth of pathogenic bacteria in goat
coalho cheese, thus extending its safety and shelf-life.
The viable cells number of the assayed probiotics in coalho cheese (6 to 9.5 log cfu/g),
when inoculated alone or associated with the pathogenic bacteria S. aureus and L.
monocytogenes at the end of the refrigerated storage (21 days) was always higher than the
minimum count of probiotic bacteria (7 log cfu/g). B. lactis showed reasonable antagonistic
activity, chiefly against
S. aureus.
Bifidobacterium
genus
is
known to
behave
heterofermentative (Bruno, Lankaputhra, & Shah, 2002), and has been shown to synthesize
acetic, lactic and formic acids to significant levels in several matrices (Ong, Henriksson, &
Shah, 2007; Tharmaraj & Shah, 2009), which may have contributed to the inhibition of S.
aureus observed in this study. L. acidophilus exhibited low inhibitory activities, inhibiting only
107
S. aureus in coalho cheese on the 1st day of refrigerated storage. It is known that L. acidophilus
is homofermentative, thus is able to produce mainly lactic acid (with no significant acetic acid
production), as previously shown in the ripening of Cheddar and Gouda (Gomes & Malcata,
1999; Ong, Henriksson, & Shah, 2007) and whey cheeses (Madureira et al., 2012), which may
be related to the reduced antimicrobial activity caused by this bacterium.
In general, the highest inhibition rates were found in cheeses inoculated with L.
paracasei, for both assayed pathogenic bacteria. L. paracasei is known to be a facultative
heterofermentative, which converts lactose to lactic acid, acetic acid and carbon dioxide
(Bruno, Lankaputhra, & Shah, 2002; Tharmaraj & Shah, 2009), and this may contribute to a
higher pH decrease resulting in strong inhibition of some pathogenic bacteria. In fact, in a
previous study with coalho goat cheese added of the same probiotic cultures assayed in this
study, Oliveira, Garcia, Queiroga, & Souza (2012) found the highest increase in acidity (0.18 to
1.24 g/100 g) in cheeses added of L. paracasei relative to cheeses added of L. acidophilus (0.35
to 0.71 g/100 g) or B. lactis (0.53 to 0.35 g/100 g), which possibly could be attributable to the
higher inhibitory effect caused by L. paracasei in the same cheese as reported here. Strains of
L. paracasei had previously been shown to possess an inhibitory effect against S. aureus in
dairy products (Sameshima et al., 1998), as well as in in vivo assays – as a strain of L.
paracasei from vaginal origin was able to produce hydrogen peroxide and to inhibit
uropathogenic bacteria (Ocaña et al., 2006).
An early study found that probiotic bacteria (L. acidophilus, B. animalis, L. casei)
inhibited S. aureus and L. monocytogenes in whey cheese inoculated with 3 – 4 log cfu/g and 4
– 6 log cfu/g of each bacterium, respectively, (Madureira, Pintado, Gomes, & Malcata, 2011) to
a greater extent than the inhibition we reported here. In this study, we used a bacterial inoculum
containing higher amounts (6 - 7 log cfu/mL) of cells of the pathogenic bacteria tested than
108
those used by these researchers, which could influence the levels of inhibition caused by the
probiotic bacteria and explain the lower inhibitory effect found in our assays.
4. Conclusions
Our results revealed that L. acidophilus (LA-5), L. paracasei (L. casei 01) and B.
lactis (BB 12), added in a goat coalho cheese, survived (counts higher than 5.5 log cfu/g) the
simulated gastrointestinal digestion in the upper gastrointestinal tract model, suggesting that
these probiotic strains are able to pass through the gastrointestinal tract when delivered in the
assayed cheese matrix. Among the three probiotic strains studied, L. acidophilus appears to be
the most resilient during transit throughout the gastrointestinal tract when compared to other
bacteria because this bacterium presented higher viable counts at the end of the experimental
digestion. In this study it was also found that L. paracasei and B. lactis stood out in inhibiting
the growth of S. aureus and or L. monocytogenes in coalho goat cheese over refrigerated
storage relative to the inhibitory effects caused by L. acidophilus. Regarding these findings, it
could be inferred that coalho goat cheese could be an interesting carrier of those probiotic
strains; and the probiotic bacteria tested, particularly L. paracasei and B. lactis, could be used
as protective cultures for delay the growth of S. aureus and L. monocytogenes in goat coalho
cheese, increasing the safety and shelf-life of this product.
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114
Fig. 1. The viable cell numbers (average ± standard deviation) of (A) Lactobacillus
acidophilus (LA-5), (B) Lactobacillus paracasei (L. casei 01) and (C) Bifidobacterium lactis
(BB 12) when exposed (■) and not exposed (●) to the simulated gastrointestinal conditions
over different incubation times. The pH values that the bacteria were exposed to are indicated
in the upper left corner.
Fig. 2. The viable cell numbers (average ± standard deviation) of probiotic bacteria - A [L.
acidophilus (LA-5), ●; L. paracasei (L. casei 01, ▲; and B. lactis (BB 12), ◊] and pathogenic
bacteria - B (S. aureus ATCC 6538, □; and L. monocytogenes ATCC 7634, ■) when
inoculated separately in goat coalho cheese, during 21 days of storage at 7 ºC.
Fig. 3. The viable cell numbers (average ± standard deviation) of S. aureus ATCC 6538 (□)
inoculated associated to L. acidophilus (LA-5, ●) (A), L. paracasei (L. casei 01, ▲) (B) or B.
lactis (BB 12, ◊) (C) in goat coalho cheese, during 21 days of storage at 7 ºC.
Fig. 4. The viable cell numbers (average ± standard deviation) of L. monocytogenes ATCC
7644 (■) inoculated associated with L. acidophilus (LA-5, ●) (A), L. paracasei (L. casei 01,
▲) (B) or B. lactis (BB 12, ◊) (C) in goat coalho cheese, during 21 days of storage at 7 ºC.
Fig. 5. Time course of inhibition (inhibition rate expressed as average ± standard deviation) of
S. aureus ATCC 6538 (A – C) and L. monocytogenes ATCC 7644 (D – F) brought about by
L. acidophilus (LA-5) – A and D; L. paracasei (L. casei 01) – B and E; and B. lactis (BB 12)
– C and F, in goat coalho cheese, during 21 days of storage at 7 ºC.
115
Table 1. The conditions used during each stage of the simulated digestion.
Compartment
Conditions
Stirring (rpm)
Final pH
Time (min)
Mouth
Saliva
200
6.9
2
Pepsina
130
5.5
10
4.6
10
3.8
10
2.8
20
2.3
20
2.0
20
Oesophagus–
stomach
Duodenum
Pancreatin + bile salts
45
5.0
30
Ileum
-----
45
6.5
60
A
STOMACH
.
5.5
4.6
3.8
2
2.8
2.3
4
2.0
DUODENUM
MOUTH
9,0
.
0
6
ILEUM
116
8
10
10
8,5
.
Viable cell numbers (Log cfu/g)
A
8,0
.
8
.
7,5
.
7,0
.
6
6,5
.
6,0
4
.
5,5
.
5,0
2
.
4,5
.
4,0
.
0
0
12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192
STOMACH
5.5 4.6
3.8
2.8
2.3
2.0
DUODENUM
9,0
MOUTH
Incubation time (min)
ILEUM
.
BB
8,5
A
8,0
.
.
7,0
.
6,5
.
6,0
.
5,5
.
5,0
.
Viable cell numbers (Log cfu/g)
.
7,5
4,5
.
4,0
0
12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192
.
STOMACH
5.5 4.6
3.8
2.8
2.3
2.0
DUODENUM
9,0
CC
MOUTH
Incubation time (min)
ILEUM
.
8,5
.
Viable cell numbers (Log cfu/g)
A
8,0
.
7,5
.
7,0
.
6,5
.
.
6,0
.
5,5
.
5,0
.
4,5
.
4,0
.
Fig. 1.
0
12 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 192
Incubation time (min)
117
Viable cell numbers (Log cfu/g)
10
A
9
8
7
6
0
7
14
21
Days of storage
B
Viable cell numbers (Log cfu/g)
9
8
7
6
5
0
7
14
Days of storage
Fig. 2.
21
118
10
A
Viable cell numbers (Log cfu/g)
9
8
7
6
5
4
0
7
21
Days of storage
10
Viable cell numbers (Log cfu/g)
14
B
9
8
7
6
5
0
7
21
Days of storage
9
Viable cell numbers (Log cfu/g)
14
C
8
7
6
5
4
0
Fig. 3.
7
14
Days of storage
21
119
Viable cell numbers (Log cfu/g)
9
A
8
7
6
5
0
7
14
21
Days of storage
10
Viable cell numbers (Log cfu/g)
B
9
8
7
6
5
0
7
21
Days of storage
9
Viable cell numbers (Log cfu/g)
14
C
8
7
6
5
0
Fig. 4.
7
14
Days of storage
21
120
Fig. 5.
A
B
D
E
C
F
121
7 CONSIDERAÇÕES FINAIS
O desenvolvimento desta pesquisa permitiu as seguintes considerações finais a
respeito do tema estudado:
 O processo tecnológico aplicado na fabricação do queijo tipo coalho caprino é viável
quando se substitui a cultura iniciadora mesofílica comumente utilizada na fabricação de
queijos por bactérias ácido láticas probióticas tanto isoladas como em co-cultura;
 O queijo adicionado da bactéria probiótica L. paracasei apresentou maior rendimento
quando comprado aos demais tratamentos, possivelmente pelo maior teor de acidez verificado
neste queijo após um dia de armazenamento;
 No que se refere às análises físico-químicas, observou-se uma redução do teor de
umidade, acompanhado do aumento da concentração do extrato seco total dos queijos T1
(queijo controle), T3 (queijo adicionado de L. paracasei) e T4 (queijo adicionado de B.
Lactis), ao longo do armazenamento refrigerado. Além disso, houve um maior consumo de
lactose, o que possivelmente contribuiu para o aumento do teor de acidez observado nestes
queijos durante o armazenamento;
 O produto elaborado apresenta potencial probiótico, visto que foram observadas
contagens de bactérias láticas, ao longo do seu armazenamento, acima do que é preconizado
pela legislação vigente (7 log de UFC/g) para que um alimento seja considerado probiótico;
 Quanto às propriedades tecnológicas, o queijo T5 (acrescentado da co-cultura
composta de L. acidophillus + L. paracasei + B. lactis) apresentou maior taxa de proteólise
em profundidade, o que sugere que o uso combinado de três diferentes cepas de bactérias
apresentou um aumento da liberação de peptídeos e aminoácidos livres;
 Após 21 dias de armazenamento houve um aumento da dureza dos queijos T1 (queijo
controle), T3 (queijo adicionado de L. paracasei) e T5 (acrescentado da co-cultura composta
de L. acidophillus + L. paracasei + B. lactis), o que possivelmente esteve relacionado ao
aumento da sinerese e consequente redução da umidade destes queijos;
 Houve alteração no padrão de cor dos queijos, cujo valor L* (luminosidade) diminuiu
ao longo do armazenamento, com a predominância da componente amarela (b*) sobre a
componente verde (a*) para maioria dos queijos, sugerindo uma coloração branco amarelada
característica desse tipo de produto;
122
 Não houve aumento de diâmetro no teste de derretimento, mas sim um encolhimento,
o que parece estar associado ao pH mais elevado verificado nos queijos;
 Sensorialmente os queijos T2, T3, T4 e T5, adicionados das culturas probióticas
isoladas e associadas, apresentaram maior aceitação frente ao T1, provavelmente por conta do
maior teor de ácido lático produzido pela cultura starter no queijo controle;
 Apesar do queijo elaborado com a co-cultura ter sido o preferido no teste de ordenação
preferência, acredita-se que os tratamentos 2, 3 e 4 também devem ser incluídos em estudos
futuros já que também apresentaram bom desempenho sensorial e tecnológico;
 Quanto à viabilidade das bactérias ácido láticas probióticas in vitro, o queijo tipo
coalho caprino mostrou um efeito protetor sobre a sobrevivência de L. acidophilus, L.
paracasei e B. lactis frente às condições simuladas do trato gastrointestinal, cujas contagens
ao final da digestão foram superiores a 5,5 log UFC/g. Neste estudo, L. acidophilus pareceu
mais resistente que as demais cepas ácido láticas utilizadas;
 No que se refere aos efeitos inibitórios sobre bactérias patogênicas, L. paracasei e B.
lactis foram mais efetivos contra S. aureus e L. monocytogenes, quando comparados ao L.
acidophilus, o que pode ter ocorrido em função da diminuição do pH (aumento da acidez)
pela produção de ácido orgânicos;
 A partir deste estudo pode-se concluir que os melhores queijos foram àqueles
adicionados das bactérias probióticas L. paracasei e B. lactis tendo em vista que apresentaram
características físico-químicas, microbiológicas, sensoriais e tecnológicas satisifatórias,
permitindo que as bactérias probióticas adicionadas conseguinssem atravessar as barreriras
gastrintestinais simuladas e, assim, alcançar o íleo simulado em contagens viáveis. Ainda, as
cepas de L. paracasei e B. lactis inibiram de forma mais efetivas as bactérias patogênicas S.
aureus e L. monocytogenes;
 Outros estudos devem ser desenvolvidos para avaliar a viabilidade das bactérias in
vitro e, posteriormente, in vivo com o objetivo de atestar se o queijo tipo coalho caprino
adicionado das bactérias probióticas ensaidas neste estudo pode ser considerado como um
alimento funcional.
123
8 PERSCPECTIVAS
A partir da análise dos dados obtidos nesta tese, foram levantadas novas hipóteses e
sugeridas algumas perspectivas para estudos posteriores. Essas perspectivas são mencionadas
a seguir:
 Determinar o perfil lipídico (ácidos graxos, com ênfase para o ácido linoléico
conjugado), aromático e produção de ácidos orgânicos dos queijos durante a vida de
prateleira, tendo como intuito de avaliar a influência das bactérias ácido láticas sobre esses
parâmetros;
 Realização de testes in vitro para verificação da viabilidade das bactérias ácido
láticas probióticas, após sobrevivência às condições simuladas do trato gastrointestinal, em
aderir e colonizar as células intestinais simuladas (testes com células caco-2), bem como de
competir com as bactérias patogênicas pelos sítios de adesão;
 Realização de testes in vitro para identificação e quantificação de compostos
antimicrobianos (bacteriocinas; peróxido de hidrogênio; metabólitos de ácidos graxos de
cadeia curta, ácidos orgânicos e aminoácidos; peptídeos bioativos; entre outros) assim como
uma elucidação dos mecanismos envolvidos no estabelecimento da atividade inibitória das
cepas probióticas ensaiadas frente a bactérias patogênicas;
 Avaliar a eficácia probiótica dos queijos em modelos animais a partir de testes de
resposta imunológica e de identificação e quantificação dos micro-organismos probióticos nas
fezes dos animais, bem como dos que possivelmente possam ser translocados para o cólon,
ceco, baço, fígado e rins de ratos machos da linhagem Wistar, assim como identificar e
quantificar os ácidos orgânicos presentes nas fezes destes animais.
124
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145
_________________________________________
APÊNDICES
146
APÊNDICE A - Formulário do teste aceitação sensorial e intenção de compra de queijo tipo
coalho caprino adicionado de bactérias láticas.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBCO
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NUTRIÇÃO
Teste de Aceitação e Intenção de compra
Nome:_________________________________________ Idade:_____ e-mail:_____________
Fone:_______________ Escolaridade:__________________________ Data: _____________
Você está recebendo 05 amostras codificadas de queijo tipo coalho caprino com
potencial probiótico. Prove-as da esquerda para direita, avalie sensorialmente as amostras de
acordo com cada atributo nos quadros e escreva o valor da escala que você considera
correspondente à amostra (código) no que diz respeito aos atributos avaliados. Antes de cada
avaliação, você deverá fazer uso da água e da bolacha.
9 – gostei muitíssimo
8 – gostei muito
7 – gostei moderadamente
6 – gostei ligeiramente
5 – nem gostei/nem desgostei
4 - desgostei ligeiramente
3 – desgostei moderadamente
2 – desgostei muito
1 – desgostei muitíssimo
AMOSTRAS
(Código)
ATRIBUTOS
Aparência
Cor
Aroma
Sabor
Consistência
Avaliação Global
Agora indique sua atitude ao encontrar estes queijos no mercado.
5 – compraria
4 – possivelmente compraria
3 – talvez comprasse/ talvez não
comprasse
2 – possivelmente não compraria
1 – jamais compraria
AMOSTRAS
(Código)
ATRIBUTOS
Intenção de
Compra
Comentários:_______________________________________________________________________
OBRIGADA!
147
APÊNDICE B - Formulário do teste de ordenação preferência de queijo tipo coalho caprino
adicionado de bactérias láticas.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CENTRO DE CIÊNCIAS DA SAÚDE
CURSO DE PÓS-GRADUAÇÃO EM NUTRIÇÃO
Teste de Ordenação-Preferência
Nome:___________________________________________________________ Data:____________
Você está recebendo 5 amostras de queijo tipo coalho caprino com potencial probiótico. Por favor, prove as
amostras, da esquerda para direita, e ordene-as em ordem decrescente de preferência geral. Espere 30 segundos antes
de consumir a próxima amostra e utilize bolacha e água entre cada avaliação.
Mais preferida
Posto
1º Lugar
Menos preferida
2º Lugar
3º Lugar
4º Lugar
5º Lugar
Código
Comentários:________________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________________________
Agora, por favor, responda as seguintes questões:
Qual característica sensorial você mais apreciou na amostra mais preferida?
___________________________________________________________________________________________________
Qual característica sensorial você não apreciou na amostra menos preferida?
___________________________________________________________________________________________________
Comentários:________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________
Obrigada!
148
APÊNDICE C – Termo de Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE) utilizado na análise
sensorial de queijo tipo coalho caprino adicionado de bactérias láticas.
Termo do Consentimento Livre e Esclarecido (TCLE).
Prezado (a) Senhor (a)
Esta pesquisa é sobre elaboração e caracterização de queijo tipo coalho caprino adicionado de
culturas láticas e está sendo desenvolvida por Maria Elieidy Gomes de Oliveira, aluna da Pósgraduação em Nutrição (Doutorado) da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), sob a
orientação do Professor Drº. Evandro Leite de Souza e Co-orientação da Professora Drª. Rita de Cássia
Ramos do E. Queiroga.
Objetivos do estudo:
Elaborar e caracterizar os aspectos tecnológicos e de qualidade, bem como o potencial
funcional de queijos caprinos tipo coalho adicionados de bactérias probióticas.
Solicitamos a sua colaboração na avaliação sensorial, como também sua autorização para
apresentar os resultados deste estudo em eventos da área de saúde e publicar em revista científica. Por
ocasião da publicação dos resultados, seu nome será mantido em sigilo. Só deve participar desta
pesquisa quem for consumidor de queijo.
Esclarecemos que sua participação no estudo é voluntária e, portanto, o(a) senhor(a) não é
obrigado(a) a fornecer as informações e/ou colaborar com as atividades solicitadas pelo
Pesquisador(a). Caso decida não participar do estudo, ou resolver a qualquer momento desistir do
mesmo, não sofrerá nenhum dano, nem haverá modificação na assistência que vem recebendo na
Instituição.
Os pesquisadores estarão a sua disposição para qualquer esclarecimento que considere
necessário em qualquer etapa da pesquisa.
Diante do exposto, declaro que fui devidamente esclarecido(a) e dou o meu consentimento
para participar da pesquisa e para publicação dos resultados.
______________________________________
Assinatura do Participante da Pesquisa
ou Responsável Legal
______________________________________
Assinatura da Testemunha
Contato com o Pesquisador (a) Responsável:
Caso necessite de maiores informações sobre o presente estudo, favor ligar para o(a)
Pesquisador (a) Maria Elieidy Gomes de Oliveira; Telefone: (83) 8830-4927
Email: [email protected]
Atenciosamente,
___________________________________________
Assinatura do Pesquisador Responsável
___________________________________________
Assinatura do Pesquisador Participante
149
_________________________________________
ANEXOS
150
ANEXO A - Parecer do Comitê de Ética em Pesquisa com Seres Humanos – UFPB
151
ANEXO B – Documentação comprobatória da publicação do Artigo 1 no periódico Scientia
Agricola.
152
ANEXO C – Documentação comprobatória de encaminhamento do Artigo 2 ao periódico
Food Research International